Н. ТҰЯҚ баев т к. Арыстанов б. ӘБішев жалпы геология курсы

күйінде сақталады. Өте сирек жағдайда (тек терең қабаттарда ғана) метаморфизм әрекеттері олардың жартылай немесе толық балқуымен сипатталады.

Метаморфизм әрекеттерінің дамуына әсерін тигізетін негізгі факторлар — жоғары температура (Т), жоғары қысым (р) және химиялық активті заттар (флюидтер) болып саналады. Флюидтер деп, құрамы натрий, калий, кальций, фтор, бор, күкірт иондарынан және көмір қыш-қылынан тұратын ыстық сулы ерітінділерді айтады. Метаморфизм әрекеттеріне тау жыныстарының барлық турлері де ұшырауы мүмкін.

Температураныц жоғарылауына байланысты химиялық реакция жылдамдығының тез артуы байқалады. Мысалы, температура 10°С-қа көтерілсе, химиялық реакция жылдамдығы екі есе артады; ал 100°С-қа көтерілген жағдайда мың есе артады.

Температураның жоғарылауы екі жағдайға байланысты: 1) тау жыныстарының терең қабаттарға қарай шөгіп, алғашқы орындарынан ауысып орналасу жағдайында, геотермиялық градиент (33 м сайын 1°С-қа) бойынша жоғарылайды; 2) жоғары қабаттарға қарай көтерілген ыстык. магманың қызу әсеріне байланысты. Сонымен қатар терең қабаттық ыстық ерітінділер (флюидтердің) де әсерін тигізеді.

Көпшілік ғалымдардың пікірі бойынша, метаморфизм әрекеттері 250—800°С аралығында жүріп жатады.

Қысым күштері — петростатикалық (жан-жақты), бүйірлік (белгілі бір бағытта) немесе стрестік қысым болып ажыратылады.

Петростатикалық қысым күштерінің ұлғаюы тау жыныстарының жалпы массасына және олардың терең қабаттарға қарай шөгуімен тікелей байланысты. Тереңдік пен қысымның арасындағы қарым-қатынас төмендегі цифрлар арқылы анықталады: әрбір 3 км-ге тереңдеген сайын қысым 100 МПа-ға артып отырады. Егер мета-морфизм әрекеттері 10 км-ден 500 км-ге дейінгі аралықта күшті дамиды деп санасақ, бүл жағдайда петростатикалық қысым 400—1500 МПа шамасында болуға тиісті. Петростатикалық қысымның артуы тау жыныстарының жалпы көлемінің өзгеруіне және тығыздығы өте жоғары (меншікті көлемі аз) минералдардың құралуына әкеліп соғады. Сонымен қатар, петростатикалық қысым минералдардың балқу температурасын да жоғарылатады. Соның нәтижесінде, минералдардың қатты күйде қайта түзілу мүмкіндігінің температуралық шека-

191

расы кеңейеді. Мұндай жағдай текстурасы біркелкі болып келетін тау жыныстарының түзілуіне мүмкіндік туғызады.

Бүйірлік қысым (стресс) белгілі бір бағытта байқалатын дислокациялық қозғалыстардың қарқынды түрде дамуы нәтижесінде пайда болады. Мұндай қозғалыстар тау жыныстарын құрайтын минералдардың кеңістікте белгілі бір бағытта созыла орналасуына (белгілі бірі заңдылық бойынша), басқаша айтқанда минералдардың деформациялық өзгерістеріне әкеліп соғады. Осын-дай жағдайда тау жыныстарын кұрайтын минералдар тақталанып (мысалы, тақта тастар) қат-қабат текстура түзіледі. Кейбір жағдайларда тау жыныстары бөлшектеніп, сонын, нәтижесінде олардың сүзгіштік (фильтрациялық) қасиеті артады. Соған байланысты терең қабаттық флюидтер (ыстық су ерітінділері мен ұшпалы компоненттер) циркуляциялық айналымға емін-еркін араласады. Бағытталған қысым күштері (стресс) жер қыртысының жоғарғы қабаттарында қарқынды түрде дамиды. Жер қыртысына тереңдеген сайын (петростатикалық қысым күштерінің арта түсуіне байланысты) стрестік қысым күшінің әсері біртіндеп азая береді.

Химиялық активті заттар (ыстық газдар, ыстық буы және көмір қышқыл газы, құрамында натрий, кальций, фтор, бор, күкірт, хлор және т. б. элементтердіі иондары бар ыстық су ерітінділері) құрамы күрделі ыстық су ерітінділері түрінде жаңа минералдардың түзілуінде катализатордың ролін атқарып, кристалда{ арасындағы реакцияларды тездетеді; кейде ескі минралдарды жаңа минералдармен алмастырады.

Д. С. Коржинский, В. А. Жариков, А. А. Маракушев және т. б. ғалымдардың пікірлері бойынша мұндай флюидтердің жаратылысы мантиялық деп саналады. О жердің терең қабаттарынан жоғары қарай көтерілу барысында жол-жөнекей кездескен тау жыныстарын басып өтіп, әр түрлі минерализаторлармен қанығып, метаморфизм-нің активті агенттерінің біріне айналады. Бұларда басқа, магманың құрамынан бөлініп шығатын ыстық ерітінділердің де мантиялық флюидтер құрамында циркуляциялық үлкен айналымға қатысатындығын айтуға болады.

Геологиялық уақыт өлшемі метаморфтық әрекеттердің дамуында өзіндік роль атқарады. Өйткені олар белгі; бір геологиялық мерзім аралығында байқалып, ұзақ уақыт бойы жүріп жатады. Бірақ тау жыныстары неғұр-

лым ескі болса, соғұрлым метаморфизм әсері жоғары болады деп санасақ қателескен болар едік. Метаморфизм әрекеттерінің дамуына әсерін тигізетін негізгі энергия көзі — магмалық және тектоника-лық процестермен тығыз байланысты. Олар көбінесе жер қыртысы-ның қозғалмалы аймақтарында (геосинклиналдық аймақтарда) жиі, ал тыныштық күйдегі платформалық аймақтарда сирек байқалады.

Метаморфизм әрекеттеріне ұшыраған тау жыныстарының өзгерістері әр түрлі болып кездеседі: бір жағдайда (жабық жүйеде) тау жыныстарының алғашқы құрамы бұрынғыша сақталып (мысалы, ізбесті тас мраморға айналған жағдайда), тек құрылымдық текстуралық өзгерістерге ғана ұшырайды. Мұндай метаморфизм — изохимиялық деп аталады; ал егер олар (алғашқы құрамы өзгеріп) химиялық алмасу реакцияларымен (ашық жүйеде) сипатталатын болса, метасоматикалық (аллохимиялық) метаморфизм деп аталады. Бұл жағдайда тау жыныстарының жалпы көлемі өзгеріссіз, бұрынғы мөлшерде сақталады. Басқаша айтқанда, қоршаған ортамен иондық алмасу процестері байқалады.

ІХ.1. МЕТАМОРФИЗМ ТҮРЛЕРІ

Метаморфизм түрлері локалдық (жергілікті) және регионалдық (аймақтық) болып екіге ажыратылады.

Локалдық түрі контактілік (шекаралас немесе жап-сарлық) және дислокациялық метаморфизм түрлеріне бөлінеді.

Контактілік метаморфизм ыстық магманын, суына келе (жер кыртысының жоғарғы суық қабаттарында) шөгінді жыныстар арасында интрузиялық денелер (плутондар) түрінде қалыптасу барысында, олардың шекаралық бөліктерінде немесе жапсарларын-да әр түрлі өзгерістер (ореолдар) түрінде байқалады. Шекаралық өзгерістер плутонды айнала қоршаған шөгінді жыныстардың жапсарларын (экзоконтактілік метаморфизм) және плутонның перифериялық шеткі бөліктерін (эндоконтактілік метаморфизм) бірдей қамтиды. Шекаралық өзгерістердің (контактілік ореолдардың) ені бір см-ден бірнеше км-ге дейін өзгеріп отырады (IX. 1-су-Рет). Контактілік метаморфизмнің дамуына әсерін тигізуші негізгі факторлар магмалық дененің ыстық температурасы және магманың дифференциациялық жіктелуі кезінде бөлініп шығатын ұшпалы компоненттер мен

193

ыстық су ерітінділері. Соңғы айтылған фактормен (ыслық су ерітінділерімен) байланысты байқалатын метасоматоздық әрекеттердің нәтижесінде жаңа минералдар түзіліп (метасоматозға ұшыраған), тау жыныстарының алғашқы құрамы өзгеріп жаңарып отырады. Сонымен контактілік метаморфизм: термоконтактілік және контактілі-метасоматикалық болып екі түрге ажыратылады.

Термоконтактілік метаморфизмнің ерекше бір түрі- пирометаморфизм деп аталады. Бұл жағдайда ыстық лаваның күйдіру-пісіру әсеріне байланысты, тау жыныстарының азды-көпті өзгерістері (структуралық) байқалады. Мұндай өзгерістердің аумағы әдетте шамалы (бірнеше см-дей) ғана болып келеді.

де ең жиі кездесетіндері — скарндар мен грейзендер болып саналады. Скарндар интрузиялық денелердің ізбесті тастармен жапсарлас шекаралық зоналарында пайда болады. Олармен байланысты темір, мыс, қорғасын, мырыш, вольфрам рудалары жиі кездеседі.

Ал грейзендер болса, олар гранит, гнейс тәрізді жыныстарға су буы мен әр түрлі газдардың әсер етуі жағдайында пайда болады. Олардың негізгі құрамы — кварц пен слюдалардан тұрады. Грейзендермен байлаиысты сирек кездесетін металдардың рудалары (вольфрамит, молибденит, касситерит, топаз және т. б.) бірге кездеседі.

Метаморфтық әрекеттердің ішінде автометаморфизм (пневматолиттік және гидротермалдық) әрекеттерін жеке атап өтуге болады.

Автометаморфизм (грекше “авто” — өзі деген мағынада) әрекеттері магмалық тау жыныстарының қалыптасу барысында, алғашқы магманың өз құрамынан бөлініп шығатын химиялық активті заттардың магмалық жыныстарға тигізетін метасоматикалық әсерімен сипатталады. Мысалы, ультранегізді жыныстардың серпентинитке айналуы, базальттардың хлориттенуі, граниттердің грейзендерге айналуы және т. б.

Динамометаморфизм (катакластикалық, дислокациялық метаморфизм) жер қыртысынын, жоғарғы қабаттарында, тектоникалық қозғалыстарға байланысты дислокациялық зоналарда жиі байқалады. Бұл жағдайда тау жыныстарының құрылымдық-текстуралық ерекшеліктері өзгеріп, кейде уақталып ұсақ бөлшектерге айналады. Олар катаклазиттер (грекше “катаклазо” — уақталу, бөлшектену) деп аталады. Тау жыныстары өте майда бөлшектерге ұнтақталып, сонымен бірге жаншылу немесе тапталу әрекеттеріне ұшыраған жағдайда милониттер (грекше “милес” — диірмен) деп аталады.

Ал жер қыртысының тереңірек қабаттарында (температура жоғары болғандықтан) механикалық жолмен бөлшектену әрекеттері пластикалық деформациямен алмасады. Тау жыныстары өзіндік құрылымдық-текстуралық ерекшеліктерімен ажыратылады: ірілі-ұсақты минерал түйіршіктері ұзарып, бір бағытта созыла орналасады және әр түрлі бояулар түрінде кезек алмасып, жолақ-жолақ болып тақталы текстура құрайды (крнсталлизациялық тақталану).

түгелдей қамтып, кең алқапты (мыңдаған шаршы км) алып жатады. Әдетте бұл процесс жер қыртысының кейбір аудандарының ұзақ уақыт бойы төмен шөгіп иіліп-майысу жағдайында, жер қыртысының жоғары бөліктерін құрайтын тау жыныстарының терең қабаттарға қарай орын ауыстыруымен байланысты байқалады. Ре-гионалдық метаморфизмнің дамуына әсерін тигізетін ең негізгі факторлар — петростатикалық қысым күші мен жоғары температура болып саналады, ал жердің ішкі қойнауына тереңдеген сайын температураның жоғарылауы геотермиялық градиентке байланысты өзгеріп отырады; сонымен бірге бұл процестердің даму барысында бағытталған қысым (бүйірлік) күштерінің және химия-лық активті заттардың атқаратын ролі өте зор.

Ыстық сулы ерітінділердің миграциясы — метасоматоз, температураның жоғарылауы — қайта кристалдану, бағытталған (бүйірлік) қысым күштері — тақталануі әрекеттерін тудырады. Мысалы, тақталанып қайта кристалдану әрекеттеріне байланысты құмды-сазды жыныстар филлитке, кристалдық тақта-тастарға айналады. Сол секілді қайта кристалдану кезінде ізбесті тастар (әк тастар) мраморға, құмтастар кварцитке, магмалық жыныстар мен кейбір құмды-сазды жыныстар гнейске айналады. Регионалдық метаморфизм әрекеттері жер қыртысының әр түрлі жастағы қозғалмалы аймақтарында ^! (геосинклиналдық аймақтарда), әсіресе ескі платформалардың фундамент қабаттарында және олардың жер; бетіне шығып жатқан бөліктерінде (қалқандарда) жиі байқалады.

Кейінгі жылдары (соңғы он жыл ішінде) ғалымдар арасында жер қыртысының иіліп-майысуы метаморфизмнің ең басты себептерінің бірі деп санау қате екендігі туралы ой-пікірлер жиірек айтылуда. Өйткені, дислокациялық тектоникалық қозғалыстардың белгісі жоқ ірі ойпаттарды құрайтын шөгінді жыныстардың метоморфтық әрекеттерге ұшырамағандығы белгілі (мысалы, Қаспий маңайындағы ойпат). Сондықтан аймақтық метаморфизм әрекет-терінің дамуын жер қыртысының белгілі бір даму сатысымен байланысты қарастыру керек. Ал жер қыртысының даму сатылары өзіндік ерекшеліктерімен (қарқынды қатпарлану, магмалық заттардың және олармен байланысты ыстық сулы ерітінділердің жоғары қабаттарға көтерілуі) сипатталады. Тау жыныстарының регионалдық метаморфизм кезінде өзгеру дәрежесі қоршаған ортаның термодинамикалық жағдайының өзгеріс-

терімен тікелей байланысты. Соған қарамастан бірқатар ғалымдар (У. Грубенман, Н. Д. Лукашевич және т. б.) термодинамикалық жағдайлардың өзгеруінің ең басты критерийі — тереңдік деп санайды. Соған сәйкес аймақтык метаморфизм үш зонаға (эпизона, мезозона, катазона) бөлінеді.

Эпизона (жоғарғы) температураның және петростатикалық қысым күшінің төмендігімен, ал белгілі бір бағытта байқалатын қысымның (стресс) жоғарылығымен сипатталады. Бұл жағдайда филлиттер, хлоритті және талькты сланецтер (тақтатастар) пайда болады.

Мезозона (ортаңғы) тереңірек қабатта орналасқандықтан температура мөлшері мен қысым күштерінін, (петростатикалық және барытталған қысым) жоғарылығымен сипатталады. Бұл жағдайда тау жыныстары толығымен қайта кристалданып және қат-қабат болып тақталанады. Мысалы, слюдалы сланецтер (тақтатастар) амфиболиттер, гнейстер, мраморлар және кварциттер мезозоналарда пайда болады.

Катазона (төменгі) температураның және петростатикалық қысым күшінің өте жоғарылығымен ажыратылады Бұл жағдайда бағытталған қысым (стресс) күштерінің атқаратын ролі шамалы болып, тақталы текстура сирек байқалады. Қатазоналық жыныстар пироксенді, биотитті және силлиманитті гнейстер, эклогиттер, квар-циттер түрінде жиі кездеседі.

Жер қыртысының ең терең қабаттарында температура мен қысым күшінің артуы тау жыныстарын жартылай, кейде тіпті түгелдей балқыту дәрежесіне дейін жеткізеді. Сондықтан мұндай зоналарда аймақтық метаморфизмнің ерекше бір түрі — ультраметаморфизм орекеттері байқалады. Тау жыныстарынын, жартылай балқуы анатексис (грек тілінде “тексис” — балқу, “ана” — жоғары саты деген мағынада), ал түгелдей немесе толығымен балқуы палингенез (грек тілінде “палин” — қайтадан деген мағынада) деп аталады Ультраметаморфизм кезінде пайда болған балқыманың құрамы әдетте гранит тектес болып келеді. Олар қоршаған ортаға араласып сіңісе келе өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылатын аралас құрамды тау жыныстары мигматиттер түзіледі. Мұндай мигматиттер өте ертеде пайда болған (көне жастағы) қалқандарда (Балтық, Украина, Алдан және т. б.) кеңінен таралған.

Ультраметаморфизм әрекеттерімен байланысты гранитизация-лық процестер жиі байқалады, басқаша айт-

197

қанда алғашқы кұрамы әр түрлі тау жыныстарының метаморфтық өзгерістерге ұшырауының нәтижесінде, ең соңында құрамы мен құрылысы гранит тектес тау жыныстары түзіледі. Бұл жағдайда өзгеріске ұшыраған алғашқы жыныс міндетті түрде магмалық балқу сатысынан өтеді. Гранитизациялық процестердің дамуына әсерін тигізетін ең басты агенттер (жердің терең қойнауынан жоғары қабаттарға көтерілетін күрделі құрамді ерітінділер) флюидтер деп саналады. Сонымен, ультраметаморфизм әрекеттеріне байланысты туатын өзгерістер негізінде магмалық және метаморфтық процес-тердің арасындағы айырмашылық түгелдей жойылады.

Соңғы жылдары жүргізілген ғылыми-зерттеу жұмыстарының нәтижесінде метаморфизм дэрежесінің көрсеткіші барлық уақытта да жер қыртысының тереңдігімен байланысты емес екендігі анықталды. Мысалы, метаморфтық өзгерістері шамамен бірдей болып келетін тау жыныстары әр түрлі тереңдікте байқалуы мүмкін. Мұндай жағдай көптеген факторлармен байланысты: геотермиялық градиенттің әр түрлі мөлшерде болып келуімен; дислокациялық тектоникалық қозғалыстармен (бағытталған қысым күштерінің ұлғаюымен) байланысты деп саналады.

Сол себепті егер қазіргі кезде метаморфизм зоналары туралы айтатын болсақ, белгілі бір тереңдікте байқалатын бүкіл физикалық-химиялық жардайды толығымен ескеру қажет екендігін ұмытпау керек. Соған сәйкес көптеген ғалымдар (П. Эскола, Д. С. Коржинский, А. А. Маракушев, В. С. Соболев және т. б.) метаморф-тық жыныстардың жіктелуін жасап, метаморфизм әрекеттерін толық сипаттап жазу үшін метаморфтық фация туралы түсінікті қолданады.

Біз бұған дейін аймақтық метаморфизм әрекеттерін сипаттағанда, температура мен қысым күшінің ылғи да артып отыратын жағдайында байқалатын процестерді,

былайша айтқанда прогрессивтік метаморфизм ерекшеліктерін қарастырдық. Ал енді табиғатта прогрессивтік метаморфизмге қарама-қарсы барытта дамитын процестердің де болатындығын ескерткіміз келеді. Мысалы, белгілі бір метаморфтық зонада жоғары температура мен қысым жағдайында түзілген тау жыныстары кейінірек, жоғары бағытталған тектоникалық қозғалыстардын, нәтижесінде жер қыртысының беткі қабаттарына қарай ауысуы мүмкін. Бұл жағдайда жаңа термодинамикалық ортада тұрақты түрде кездесетін төмен температуралы минералдардың ассоциация-сы түзіледі.

Мұндай процестер регрессивтік метаморфизм немесе диафторез (грек тілінде “диафтора” — бұзылу деген мағынада) деп аталады.

ІХ.2. МЕТАМОРФТЫҚ ТАУ ЖЫЫ

Метаморфизм әрекеттерінің нәтижесінде ең соңында мета-морфтық тау жыныстары түзіледі. Олардың құрамына кіретін минералдардың барлық түрлері толық кристалданған күйде болады. Метаморфтық жыныстардың химиялық құрамы өте күрделі. Өйткені олар алғашқы магмалық, алғашқы шөгінді немесе бұрынырақ пайда болған метаморфтық жыныстардың негізінде, қайтадан кристалдану жағдайында құралады. Олардың құралу барысында кейде әр түрлі химиялық компоненттердің бір-бірімен өзара орын алмасу әрекеттері маңызды роль атқарады.

Метаморфтық тау жыныстарының минералдық құрамы өзіндік ерекшеліктерімен сипатталады:

1. Олардың құрамында магмалық тау жыныстарын құрайтын басты минералдардың барлығы да (кварц, дала шпаттары, пироксендер, оливин, амфиболдар, слюдалар және т. б.) кездеседі.

2. Бұлардан басқа олардың құрамында метаморфтық жолмен жаңа пайда болған минералдар да (гранаттар, тальк, хлориттер, серпентин, дистен, серицит, эпидот, волластонит және т. б.) кездесіп отырады. Мұндай ми-нералдар метаморфтық әрекеттердің өзіндік индикаторы (белгісі) ретінде индекс-минералдар болып саналады.

Алғашқы аналық жыныстан сақталған минералдар Қалдық (реликт) минералдар тобын құрайды. Ал тек метаморфтық әрекеттерге байланысты түзілген минералдар типоморфты минералдар деп аталады. Белгілі бір термодинамикалық жағдайда түзілген минералдар ас-

социациясы (тобы) метаморфтық тау жыныстарыныц минералдық фациясын құрайды.

Минералдық фациялар метаморфизм әрекеттерініі; әр турлі дәрежедегі сатыларына (төменгі, орта және жоғарғы) сәйкес келеді.

Өте төменгі дәрежедегі аймақтық метаморфизм тысында түзілген жыныстар қатарына сазды сланецтерді (тақтатастар) жатқызуға (кейбір зерттеушілер олардың жаратылысын метагенездік немесе апокатагенездік деп санайды) болады. Олар өте жұқа қабыршақтар түрінде жеке қабаттарға оңай ажыратылатын қатты күйде кездесетін сазды жыныстардан тұрады. Қейде мұндай сланецтердің түрі қара түсті болып келген жағдайда аспидті сланецтер деп аталады; олар Үлкен Кавказ тау жоталарының юра, Таулы Алтайдың девон шөгінділерірінің арасында және т. б. аймақтарда кең таралған. Аспидті сланецтердің қара түсті болуы алғашқы сазды жыныстардың құрамында кездесетін органикалық заттардың метаморфизм әрекеттеріне ұшырап графитке айналуымен байланысты деп саналады. Бұл фацияға тән болып саналатын жаңадан түзілген цеолиттердін болуы, метаграувактар арасында жиі кездеседі.

Құрамы негізді лавалар өте төменгі дәрежелі метаморфизм сатысында спилиттерге, ал құрамы орта негізді лавалар кератофирлерге (альбитофирлер) айналады; олардың негізгі құрамы дала шпатынан (екінші кезекте пайда болған альбит), хлориттен, эпидоттан және т. б. минералдардан тұрады; көкшіл түсті болып келеді.

Мұхиттық жер қыртысын құрайтын ультранегізді жыныстар (перидотиттер) мұхит суымен өзара әсерлесуі. араласуы нәтижесінде серпентиниттерге (змеевиктер) айналады. Жоғарыда айтылған сазды (аспидті) сланецтер метаморфизмнің төменгі сатысында филлиттерге айналады. Олар қат-қабат болып тақталана орналасқан слюдалардың жылтырақ түсті жапырақшаларымен көз-ге түсіп (жай көзбен-ак), оңай ажыратылады.

Төмен және өте төмен дәрежелі метаморфизм сатысына жататын метаморфтық фацияньщ ерекше бір түрі — көгілдір (аспан түсті) сланецтер болып саналады. Олардың құрамындағы ең басты индекс-минералдар ретінде көгілдір түсті глаукофанды және лавсонитті (Са— АІ-гидросиликат) айтуға болады.

Глаукофанды сланецтер өте жоғары қысым (10— 12 кбар) және төмен (<400°С) температуралық жағдайда түзіледі.

Аймақтық метаморфизмнің орта дәрежелі сатысында пайда болатын тау жыныстары (кристалдық және слюдалы сланецтер, гнейстер, мраморлар, амфиболиттер) амфиболиттік фацияға жатады. Оларды құрайтын типо-морфтық минералдардың ішінде (гранаттар, волластонит, алдамшы мүйізше, дистен, қышқыл плагиоклаз, биотит, мусковит) алдамшы мүйізше (роговая обманка) индикаторлық роль атқарады.

Кристалдық сланецтер — ірілі-үсақты кристалдык, түйіршік-терден құралған тақтатастар; олар әдетте жапырақ тәрізді жұқа қабаттар құрап, ұзыннан-ұзақ созылған силикаттарға (мусковит, биотит, хлорит және амфиболдарға) бай келеді. Басқаша айтқанда кристалдық сланецтер сазды жыныстардың метаморфтық өзгерістері нәтижесінде пайда болады. Олардың құрамында жоға-рыда аталған минералдардан басқа гранаттар, орта және негізді плагиоклаздар, кварц минералдары кездеседі.

Гнейстер (кристалды сланецтермен салыстырғанда) ірі кристалдардан (кварц, дала шпаттары және түсті минералдардан) құралып, слюдалардың аздығымен сипатталады. Олар алғашқы құмтастар (әсіресе аркозды), сазды жыныстар, қышқыл вулканиттер және граниттер (гранитті гнейстер) негізінде түзіледі. Алғашқы шөгінді жыныстар негізінде түзілген гнейстер — парагнейстер, ал олар алғашқы магмалық жыныстардан түзілген жағдайда ортогнейстер деп аталады.

Амфиболиттер — алдамшы мүйізше және плагиоклаз минерал-дарынан құралып, өзіндік тақталанған текстурасымен сипатталады. Олардың түстері қою көк, көкшіл қара болып келеді. Қосымша минералдар ретінде гранат, эпидот, биотит секілді минералдардың қатысуы мүмкін. Амфиболиттер құрамы негізді магмалық жы-ныстардың метаморфтық өзгерістері кезінде құралған жағдайда ортаамфиболиттер, ал карбонатты — сазды жьшыстардан түзілген болса, параамфиболиттер деп аталады.

201

Амфиболиттік фацияның ең жоғары деңгейінде тау жыныстары жартылай кейде түгелдей балқып (анатексис) мигматиттер және анатектикалық граниттер түзіледі.

Олардың құрамында кейде түсті минералдар да кездесіп тұрады. Мұндай жағдайда (кварц, дала шпаттарынан құралған) ашық түсті қабаттар (балқу температурасы жоғары) түсті минералдармен кезек алмасып (жолақ-жолақ жұқа қабаттардан құралған), өзіндік текстура құрайды. Д. С. Қоржинскийдің көзқарасы бойынша мигматиттер терең қойнаулық флюидтердін, қарқынды түрде қатысуы жағдайында, былайша айтқанда температура 650—700°С шамасында болып, метаморфизмнің амфиболиттік фациясына сәйкес келетін термодинамикалық жағдайда пайда болады.

Пироксенді негіздік гранулиттердің құрамында кварц пен ортоклаз болмайды. Олар негізді магматиттердің (габбро немесе базальт) метаморфтық өзгерістері нәтижесінде түзіледі.

Қышқыл гранулиттер әдетте сазды және құмды-сазды жыныс-тардың негізінде пайда болады. Олармен байланысты түзілетін тау жыныстары метаморфиттер мен магматиттердің (граниттердің) аралығындағы шекаралық жыныстар — чарнокиттер түрінде кездеседі.

Чарнокиттердің құрамы кварц, калийлі дала шпаты, қышқыл плагиоклаз, пироксен (гиперстен) және гранат секілді минералдар-дан тұрады.

Гранулиттік фацияға жататын тау жыныстары архейлік туынды-лардың арасында өте кең таралған; протерозойлық жыныстардың арасында сирегірек, палеозойда өте сирек кездеседі; ал жас қабаттардың арасын-

202

да жоқтың қасы деуге болады. Сондықтан болар, гранулиттік фацияға жататын жыныстардың белгілі бір ортадан табылуы, ол ортаның геологиялық жасы өте ескі (көне) деп жорамалдауға мүмкіндік береді. Әрине бұл жорамал радиометриялық әдіс арқылы зерттеліп, дәлірек анықталуға тиісті.

Метаморфизмнін, ең жоғарғы сатысында гранулиттік фациямен бірге эклогиттік фация қатар байқалады.

Эклогиттер құрамы жағьшан негізді магматиттерге (габбро, базальт) сәйкес келіп, пироксен (омфацит) мен гранаттан (пироп) тұрады. Бірақ (негізді гранулиттермен салыстырғанда) олар өте жоғары тығыздығымен (3,3—3,4 г/см³) және құрамында плагиоклаздың болмайтындығымен ажыратылады. Эклогиттер континентальдық жер қыртысының төменгі бөліктерінде және жоғарғы мантия қабаттарында, өте жоғары қысым мен жоғары температура жағдайында құралады. Құрамында алмас кездесетін эклогиттердін, сынық бөлшектері әр жерден табылғандығы (мысалы, Якутия жерінде табылған кимберлитті түтіктер сынығы арасында) белгілі.

Сонымен біз аймақтық метаморфизм әрекеттеріне байланысты түзілетін тау жыныстарының негізгі түрлерімен танысып, қысқаша болсада метаморфтық фациялардың жеке түрлерін қарастырдық.

Егер алғашқы құрамы сазды жыныстардың метаморфтық әрекеттерге байланысты өзгеру сатыларын құрылымдық-логикалық схема түрінде бейнелейтін болсақ, мына төмендегідей эволюциялық қатарды түзген болар еді:

саз балшық—>-аргиллит -—> сазды сланец—>-филлит—>-кристалдық (слюдалы) сланец

мигматит—>-гранит

гнейс

Осы жағдайда сазды жыныстардың үгілу заттары екенін біліп, ал үгілу қыртысы магмалық жыныстар (граниттер мен чарнокиттер және т. б.) негізінде пайда больш, одан ары қарай эволюциялық даму сатыларынан өтетінін ескерсек, бұл процестерді төмендегідей түрде көрсетуге болар еді (И. Д. Лукашевич, 1909—1911): Үгілу заттары — шөгінді қабаттардың түзілуі —> диагенез — катагенез — метаморфизм —>- магматизм

(граниттік) —>- үгілу әрекеттері. Сонымен, осындай жолмен үздіксіз қайталанып отыратын жер қыртысың, атмосфера, гидро-сфера қабаттарын түгел қамтитын және биосфераның қатысуымен (үгілу әрекеттері) жабық түрде тоқтаусыз жүріп жататын процес-тердің тұйық цикл құрайтындығын айта аламыз.

Сондықтан да академик ғалым В. И. Вернадскийдің айтқанындай “қазіргі кездегі жер қыртысын бұрынғы биосфераның сақталған іздері”, деп түсінуге болады.

Жоғарыда аталған метаморфизм түрлерінен басқа метаморфизм-нің тағы бір ерекше түрі — екпінді-соқпалық метаморфизм болып табылады. Метаморфизмнің бұл түрі жер бетіне ірі метеориттердің орасан зор екпінмен құлап түсу кезінде туатын соқтығысу әрекеттерімен байланысты байқалады. Қазіргі кезде барлық конти-ненттерді қосып есептегенде (Антарктидадан басқа) екі жүзден астам метеориттік кратерлердің (астроблемдердің) бар екендігі анықталды.

Оның ішінде жүзге жуығын екпінді-соқпалы метаморфизм қатарына жатқызуға болады. Мысалы, дүние-жүзіндегі ең ірі Попигай атты астроблемнің (Солтүстік Сібірден табылған) диаметрі 100 км-ге дейін жетеді; астроблемдердің көпшілігі (көлденеңінен есептегенде) 2 км-ден 33 км-ге дейінгі шамада кездеседі.

Метеориттің жер бетіне құлап түсу сәтінде қас қағым уақыт ішінде (<0,1 с) орасан зор кинетикалық энергия бөлініп шығады. Бұл энергия механикалық (сығылу және уатылу немесе бөлшектену) және жылулық (балқу және буланып ұшып кету) әрекеттерге жұмсалады.

X. ЖЕР ҚЫРТЫСЫНЫҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕРІ

Жер қыртысының ең басты құрылымдық элементтері — материктер мен мұхиттар болып саналады. Олардың пайда болу жолдары осы уақытқа дейін толық шешілмеген проблемалардың бірі. Бұл проблеманың. шешілуі Жер қойнауында дамылсыз жүріп жатқан геологиялық процестердің динамикалық механизмін дұрыс түсіне білумен тікелей байланысты.

Планетамыздың ішкі құрылысының өзіндік ерекше

204

Тектоникалық қозғалыстар: тербелмелі (эпойрогендік), катпар түзуші және үзілмелі-жарылмалы құрылымдар түзетін қозғалыстар болып ажыратылады.

Континенттерді құрайтын геотектоникалық ірі құрылымдар қатарына платформаларды, қатпарлы таулы аймақтарды және геосинклиналды аймақтарды жатқызуға болады. Платформа (француз тілінде “плат” — тегіс, “форм” — пішінді деген мағынаны білдіреді) көптеген жағдайда, екі ярустан құралатын тегіс пішінді, магмалық және тектоникалық әрекеттердің әлсіздігімен гипатталатын, тыныштық күйге ауысқан құрылым болып саналады. Олар геосинклиналды аймақтардың даму барысында, оның ең соңғы даму сатысы “орогенездік” этаптан кейін барып пайда болады. Жасына қарай, төменгі ярус — ескі, фундамент қабатынан құралған болса, ал екінші (жоғарғы) ярус — жас жамылғы қабатынан құралады. Фундамент қабаты әбден қатпарлан ған (метаморфтық әрекеттердің нәтижесінде алғашқы магмалық және шөгінді тау жыныстарынық азды-көпті өзгеріп, қайтадан кристалдануынан пайда болған) әр түрлі метаморфтық тау жыныстарынан қүралады. Жамылғы қабатын құрайтын екінші ярус көлбеу орналасқан жас шөгінді жыныстардан тұрады. Екі ярустан кұралатын платформалық аймақтар “цлита” деп аталады. Олар (бір кездерде, геотектоникалық тербелмелі қозғалыстардың нәтижесінде төмен шөгіп, теңіз суы ас-тында қалған, соған байланысты шөгінді жыныстардың қалың қабаттарымен жабылған) ескі қатпарлы-таулы аймақтардың орнында пайда болады. Қейде, фундамент Қабатын құрайтын метаморфтық тау жыныстары (граниттер, гранитті-гнейстер, кристалды тақтатастар, амфиболиттер, мраморлар және т. б.) жер бетіне шығып жатады. Олар қалқандар (щиттер) деп аталады. Мыса-лы, орыс платформасында Балтық, Сібір платформасында — Алдан, Солтүстік Америка платформасында — Канада қалқандарын және т. б. атап өтуге болады.

Плиталар құрамында жамылғы қабатында кездесетін құрылым-дық элементтер — дөңес пішінді, бірақ жайпақ пішінді антиклиздер мен ойық пішінді синеклиздер болып саналады.

Антиклиздер қатарында Украина, Воронеж тәрізді, ал синеклиз-дер қатарында Москва, Вилюй және т. б. құрылымдарды мысалға келтіруге болады.

Геосинклиналдар ұзынша (бірнеше жүздеген км-ге) созылып жатқан қозғалмалы аймақтар болып саналады. Мұндай аймақтарда магматизм және метаморфизм процестері жиі байқалып, өте қарқынды дамиды. Геосинклиналды аймақтардың даму барысында екі кезең, айқын ажыратылады. Бірінші кезеңде иілу-майысу про- цесі басым болып, соған байланысты сулы ортада шөгінді жыныс-тардың қалың қабаттары жиналады. Екінші кезеңде жалпы көтерілу және қатпарлану процестерінің нәтижесінде, қатпарлы-таулы аймақтардың пайда болуымен аяқталады. Бұл кезең — тау құрылу немесе “орогенез” (грек тілінде “орос” — тау, “генезис” — құрылу) кезеңі деп аталады. Кейінірек мұндай таулар әр түрлі тектоникалық жарылыстарға ұшырап, қатпарлы-жақпарлы тауларға айналады. Қатпарлы таулы аймақтардың ең басты құрылымдық элементтері антиклинорий және синклинорий болып саналады. Рарыштық съемкалар кезінде платформалық аймақтарда сақина тәрізді ерекше пішіндердін, болатындығы анықталды. Мүндай құрылымдардың Ай мен Марс бетінде де кездесетіндігі бұрынғы ғарыштық зерттеулер кезінде-ақ белгілі болған еді. Олардың пайда болуы метеориттермен байланысты деп саналады.

Мұхиттарда кездесетін негізгі құрылымдар мұхиторталық тау жоталары, мұхиттық терең сулы шұңғымалар (желобтар), мұхиттық аралдар тізбегі немесе аралдық доғалар және мұхиттық ойпаттар мен қазан-шұңқырлар болып саналады.

Материктер мен мұхиттардың пайда болуын (X. 1-кесте) және олардың морфологиялық, тектоникалық құрылыстарының өзіндік айырмашылықтарын, сонымен қатар геодинамикалық процестердің ерекшеліктерін түсіндіретін геотектоникалық болжамдар алуан түрлі. XIX— XX ғ. ғ. аралығында ең көп тараған болжам — контракциялық болжам болып табылады, ал XX ғ. мобилизм кең таралып, материктер дрейфін (жылжып, орын ауыстыру немесе көшіп жүру) дәлелдеуге арналған зерттеулер көбейе бастады. 1960—1970 жылдары “Жаңа глабальдық тектоника” немесе “Литосфералық плиталар тектоникасы” атты мобилистік концепция тез қалыптасып, қазіргі кезде қызу даму үстінде.

206

X. 1 - к е с т е

XI. ЖЕР ҚЫРТЫСЫНЫҢ НіГІЗГІ ДАМУ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ

Табиғатта кездесетін барлық заттар әруақытта да өзгеріп, дамып отырады. Өзгеріссіз және мәңгілік еш-нәрсе болмайды. “Мәңгілік” деп, тек “материяны” ғана айта аламыз. “Материя” токтаусыз козғалыста болып, біртүрден екінші түрге ауысып өзінің пішінін ылғи да өзгертіп отырады. Бірақ, бұл процестер қалай болса

солай ретсіз жүріп жатпайды. Материя қозғалысы, оның өзгеріп, дамуы белгілі бір заңдылықтарға негізделген.

Қазіргі кездегі түсінік бойынша, Жер шарының жалпы дамуы жерді құрайтын мантиялық алғашқы заттардың біртіндеп жіктелуі-мен (дифференциация) түсіндіріледі: массасы ауыр заттар, меншікті салмарының ауырлығына байланысты төмен шөгіп, жердін, ядро қабатын құрайды, ал жеңіл заттар жоғары көтеріліп, мантия қабатын және жер қыртысын құрайды.

Геологиялық, геофизикалық және геохимиялық зерттеулердің негізінде жер қыртысының континенттік (материктік) жәие мұхиттық тектері ажыратылады. Бұлардан басқа, қосымша, субмұхиттық және субконтиненттік шекараның ауыспалы тектерін ажыратура болады.

Жер қыртысының материктік тегінің пайда болу тарихын геосинклиналдық теория арқылы түсіндіруге болады.

Жерді құрайтын алғашқы заттардың дифференциадиясы негізінде пайда болған жер қабығы геосинклиналдық даму процестерінің нәтижесінде Жер қыртысының континенттік тегін қүрайды.

Геосинклиналды аймақтар мен белдеулердін, геологиялық тарихын зерттеу жұмыстарының негізінде, олардың алғашқыда иіліп майысу сатысынан өтіп, қатпарлану әрекеттеріне байланысты қатпарлы тау жоталары пайда болатындыры дәлелденді.

Тектоникалық қозралыстардың тарихын зерттеу жұмыстары, олардың даму қарқыны әруақытта әр түрлі болатындығын көрсетеді. Тектоникалық зерттеу жұмыстарына сүйене отырып, жердің бүкіл тарихын әр түрлі сатыларға, геотектоникалық кезеңдерге ажыратамыз. Жер қыртысының материктік тегінің даму теориясында' геотектогендік кезендер туралы ұғым ең негізгі түсінікі болып саналады. Геотектогендік кезеңдердің әрбір сатысы өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылады. Оларі шөгінді қабаттардың құрылымы мен құрамына және маг-

малық процестердің ерекшеліктеріне қарай әр түрлі болып келеді.

Геосинклиналды аймақтардың негізінде қатпарлы тау жоталары-ның пайда болуы өте күрделі процесс және өте ұзақ уақытқа, мысалы, ондаған, жүздеген, миллион жылдарға созылады. Геосинклиналдық кезең мен орогендік кезеңдердің даму қарқыны әр аймақта әр түрлі болып келеді. Сөзіміз дәлелді болу үшін, төменгі палеозойлық және кайнозойлық геосинклиналды аймақтар-дың даму тарихын салыстырып көрейік. Каледондық (төменгі палеозойлық) геосинклиналды аймақтарда алғашқы даму сатысы жақсы жетілгені толық түрде байқалады, мұнда құрамы негізді жыныстардан тұратын магмалық денелер қалыптасқан, геосинклиналдық дамудың соңғы сатысы нашар жетілген, орогендік кезең ұзаққа созылған, шеткі иілістер жоқ деуге болады.

Кайнозойлық Жерорта теңіздік геосинклиналды белдеуді алатын болсақ, оның құрылысы өте күрделі: орталық массивтер мен теңіздік терең ойпаттар мол кездеседі. Олардың құрамында гранитті-гнейстер қабаты болмайды. Орогендік кезең өте жақсы байқалады; шеткі иілістер мен тауаралық ойыстар моласстар мен вулканиттерге толы болып кездеседі.

Соңғы жылдары жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, біздің планетамыздың Атлантикалық және Тынық мұхиттық бөлік-терінің даму заңдылықтарының өзіндік ерекшеліктері анықталып, Жердің дисимметриялық құрылысы дәлелденіп отыр. Жер планета-сының, бұл екі сегментінің шекарасы меридиандық бағытта Сібір платформасының ортасы арқылы өтеді.

Жер шарының дисимметриялық құрылысы туралы ойды алғаш рет А. Д. Архангельский айтқан еді, кейінірек, бұл пікірді

Н. С. Шатский ары қарай дамытып, дұрыс түсіндіре білді.

Жердің Атлантикалық бөлігінде ескі платформалар, байкалидтер, каледонидтер, герцинидтер және екінші рет пайда болған мұхиттар кең дамыған, ал Тынықмұхиттық бөлігінде мезозойлық және кайнозойлық кұрыльщдар ғана кездеседі. Олар көбінесе қозғалмалы болып, магмалық процестер жиі байқалады. Тынық мұхиттың батыс және шығыс жағалауларынын, құрылысы бір-бірімен салыстырған-да өзгеше болып келеді.

Сол тәрізді ғарыштық зерттеу жұмыстарының нәтижесінде Айдың, Марстың, Меркурийдің асиметриялық тектоникалық құрылысы анықталып отыр. Осы зерттеу-