Метасомато́з (от мета..., греч. σῶμα – тело и ...оз), процесс преобразования горных пород c существенным изменением минерального и химического состава, происходящим в результате взаимодействия пород с водными растворами (флюидами). Термин ввёл немецкий учёный К. Науман (1828). Продукты метасоматоза – метасоматические горные породы (или метасоматиты). При метасоматозе горные породы сохраняют твёрдое состояние и не изменяют своего первоначального объёма. Главными факторами метасоматоза являются температура, давление, состав исходной породы (протолита) и состав флюида, вызывающего метасоматические преобразования.

Метасоматическая колонка

Характерным признаком метасоматоза является наличие в горных породах метасоматической зональности, обусловленной изменением состава просачивающегося раствора в результате взаимодействия с изменяющейся породой. Совокупность сменяющих друг друга зон в соответствии с направлением течения раствора от места его внедрения в породы (тыловая зона) до места, где действие раствора минимально (передовой зоны), называют метасоматической колонкой. Отдельные зоны колонки имеют качественно различный минеральный состав. При замещении полиминеральной горной породы под воздействием раствора число минералов в зонах замещения сокращается в направлении от передовой зоны к тыловой, вплоть до образования мономинеральной породы в тыловой части метасоматической колонки, где действие раствора было наиболее интенсивным. Метасоматическая колонка охватывает зоны пород, изменённых в различной степени в течение одной стадии метасоматоза, и закономерно выстраивается в зависимости от первоначального состава породы и физико-химических условий процесса.

Типы метасоматоза

Инфильтрационный и диффузионный метасоматоз

По механизму транспортировки (привноса-выноса) компонентов метасоматоз подразделяют на два типа – инфильтрационный и диффузионный. При инфильтрационном метасоматозе перенос компонентов осуществляется растворами, фильтрующимися сквозь горную породу в направлении, определяемом градиентом давления. Объёмы тел, образующихся за счёт инфильтрационного метасоматоза, достигают нескольких кубических километров. Химический состав минералов в пределах каждой зоны метасоматической колонки остаётся, как правило, постоянным. При диффузионном метасоматозе движущей силой переноса компонентов является разница химических потенциалов (химической активности) компонентов в растворе различных зон метасоматической колонки. За счёт диффузионного метасоматоза обычно образуются относительно тонкие метасоматические колонки около трещин, жил, на контакте пород контрастного состава. Характерным признаком диффузионных метасоматитов является постепенное изменение химического состава минералов и образование зон с промежуточным составом, которые в инфильтрационной метасоматической колонке обычно отсутствуют.

Экзогенный и эндогенный метасоматоз

Метасоматоз осуществляется в очень широком диапазоне температур и давлений. Различают экзогенный и эндогенный метасоматоз. В экзогенном метасоматозе участвуют поверхностные воды, в эндогенном – гидротермальные и надкритические растворы. В глубинных частях литосферы и в мантии метасоматоз происходит при очень высоких температуре и давлении (мантийный метасоматоз).

По характеру воздействующих на исходные горные породы флюидов различают: кремнещелочной, щелочной, кислотный, известковый, магнезиально-железистый и другие виды метасоматоза.

Метасоматоз магматической и постмагматической стадий

Метасоматические процессы, как правило, связаны с крупными интрузивными телами. Для таких процессов Д. С. Коржинский выделил метасоматоз магматической и постмагматической стадий. На магматической стадии преобладает ювенильный флюид, выделяющийся из магмы в процессе её кристаллизации. На постмагматической стадии в циркуляцию вовлекаются гидротермальные флюиды. Эволюция постмагматических растворов с понижением температуры проявляется последовательной сменой состава флюида – выделяется высокотемпературная раннещелочная стадия, среднетемпературная кислотная (или стадия кислотного выщелачивания) и низкотемпературная позднещелочная стадия метасоматоза. В результате образуются различные семейства метасоматических горных пород. Изменение кислотности-щёлочности флюида создаёт геохимические барьеры для множества рудных компонентов, вызывая резкое изменение их растворимости во флюиде, и за счёт этого формируются разнообразные рудные месторождения.

Автометасоматоз, контактовый, околожильный и региональный метасоматоз

По характеру замещения исходных пород выделяются несколько специфических типов метасоматоза.

Автометасоматоз – тип метасоматоза, характерный для верхних частей магматических тел на магматической и ранней постмагматической стадии. Обусловлен изменением термодинамических условий в процессе кристаллизации пород, а также воздействием остаточного расплава, летучих веществ и гидротермальных растворов на затвердевшую породу. Типичным примером автометасоматоза является альбитизация в гранитных массивах.

Контактовый метасоматоз возникает на контакте магматического тела и вмещающих пород. При этом формируется самый широкий спектр метасоматических образований, отражающих различные стадии эволюции магматической системы. Характерно образование эндоконтактовых (развивающихся по изначально магматическим породам) и экзоконтактовых (развивающихся по вмещающим породам) зон. Примерами контактового метасоматоза являются скарнообразование и грейзенизация.

Известковый ильваит-геденбергитовый скарн. Остров Серифос (Греция).Известковый ильваит-геденбергитовый скарн. Остров Серифос (Греция).

Биметасозомат – разновидность контактового диффузионного метасоматоза, при которой породы по обе стороны от контакта изменяются преимущественно за счёт двусторонней диффузии различных компонентов. Возникает на контактах двух химически резко отличных пород, например, бесполевошпатовых ультраосновных пород с гранитоидами или пегматитами.

Околожильный метасоматоз – тип диффузионного метасоматоза, при котором во вмещающих жилу породах формируется симметричная метасоматическая зональность по обе стороны от жилы, по которой фильтруются растворы.

Региональный метасоматоз охватывает огромные площади и проявляется в различных геологических обстановках. Обусловлен региональным эндогенным тепломассопотоком. Обычно он связан с внедрением крупных магматических тел и воздействием растворов высокой щёлочности, но может и не иметь прямой связи с магматизмом.

С метасоматозом связаны метасоматические месторождения полезных ископаемых.