Петрография магматических горных пород

Щелочные вулканические породы среднего состава

Среди вулканических щелочных пород  распространены преимущественно эффузивные аналоги нефелиновых сиенитов. Среди них выделяются фонолиты и лейцитовые фонолиты. Также встречаются щелочные трахиты – аналоги щелочных сиенитов.

Фонолиты – породы зеленовато-серого цвета порфирового реже афирового строения. Породы состоят из санидина, нефелина, пироксенов (диопсида и эгирина), щелочных амфиболов и акцессорных минералов. В зависимости от состава и строения основной массы различают нефелинитоидные фонолиты с фонолитовой структурой, в которых идиоморфные кристаллы нефелина преобладают над зернами санидина, и трахитоидные, в которых основная масса имеет трахитовую структуру и сложена резко преобладающими микролитами санидина. В лейцитовых фонолитах во вкрапленниках совместно с санидином и нефелином встречается лейцит.

Метафонолиты отличаются тем, что все минералы в них разложены. Фонолиты обнаружены на океанических островах, островных дугах и в рифтовых зонах на континентах. Они известны на островах Тихого, Атлантического и Индийского океанов, а также в рифтах         Африки.

Контрольные вопросы

1. Каковы критерии отнесения пород среднего состава к субщелочной и щелочной разновидности? 2. Распространение и геологические условия залегания субщелочных и щелочных пород среднего состава?

лекция 10

 

Породы кислого состава. Группа плутонических пород кислого состава (гранитоиды). Разделение гранитоидов по минеральному и химическому составам. Текстуры и структуры, морфология тел, распространение, геологические условия залегания и полезные ископаемые, связанные с плутоническими породами кислого состава. Вулканические породы кислого состава.

Породы кислого состава

Среди пород этой группы преобладают  плутонические образования, отдельные разновидности которых широко распространены и объединяются собирательным термином гранитоиды. Вулканические породы кислого состава – аналоги гранитоидов: риолиты (устаревшее название – липариты), дациты, трахириолиты, пантеллериты и комендиты распространены значительно меньше.

Гранитоидами называются зернистые, существенно полевошпатовые магматические породы, содержащие кварц как один из главных минералов. В наиболее богатых кварцем породах – гранитах – его количество достигает 25–45, в наиболее бедных – гранодиоритах –       15–25 %. Содержание темноцветных минералов варьирует от 5 в гранитах до 15–20 % в гранодиоритах. По содержанию темноцветных минералов в каждой разновидности гранитоидов могут быть выделены мезо-, мелано-, и лейкократовые типы. Меланократовые разновидности редки и, как правило, представляют собой продукт гибридизма. Существуют гранитоиды, почти совсем лишенные мафических минералов (аляскиты). В химическом составе гранитоидов SiO₂ превышает 65 мас. %, много щелочей (K₂O+Na₂O 6,5–9 мас. %) и очень мало магния (MgO 2,0 мас. %). Хотя колебания химического состава незначительны, отдельные петрографические виды гранитоидов четко отличаются друг от друга по содержанию кремнезема и щелочей (табл. 12).

 

Таблица 12

Средний  химический  состав  кислых  пород²⁰

 

Породы	Тоналит	Плагиогранит	Гранит	Аляскит	Дацит	Риолит	Комен-дит
SiO2	64–68	68–75	68–75	73–77	65–69	73–78	73–75
TiO2	0,2–01	0,1–06	0,2–0,6	<0,3	0,5–0,8	0,1–0,3	0,3
Al2O3	13–18	12–17	12–17	12–14	13–16	10–14	8–12
Fe2O3	1–3,5	0,5–2,5	0,1–2	0,5–1,5	1–2,5	0,1–1,5	0,6–3
FeO	1–5	0,5–3	0,5–3	0,5–2	0,5–4	0,5–2	1–4
MgO	1–3,5	0,1–1,5	0,3–1,5	<0,5	0,5-3	0,1–0,5	0,2
CaO	2–6	1,5–3,5	0,5–2,5	0,1–1	2–4	0,3–2	0,2–0,5
Na2O	2,5–5	3,5–6	2,5–4,5	3,5–4,5	2–4	2–4	4–6,5
K2O	0,8–2	0,5–2,5	2,5–5	4,5–5,5	1–3,5	3–6	4–5

 

Разделение гранитоидов по минеральному составу производится по содержанию кварца, соотношению калиевого полевого шпата и плагиоклаза, по содержанию анортита в плагиоклазах и по составу и количеству темноцветного минерала.

Породы кислого состава со значительной долей условности разделяются на три ряда: нормальной щелочности, к которым относятся граниты, гранодиориты и их эффузивные аналоги – риолиты и дациты, субщелочные – граносиениты, субщелочные граниты и трахириолиты, щелочные – щелочные граниты, пантеллериты, комендиты.

Кислые плутонические породы

В гранитоидах нормальной щелочности (известково-щелочных) все классификационные  признаки по минеральному составу взаимосвязаны: по мере увеличения содержания кварца плагиоклаз становится кислее, увеличивается содержание калиевого полевого шпата, уменьшается цветное число, а в составе мафических минералов возрастает роль биотита.

Гранитоиды по содержанию кварца разделяются  на гранодиориты и граниты. Содержание анортита в плагиоклазах гранодиоритов составляет 20–30, а в гранитах – 10–15 %.

По количественным соотношениям калиевого полевого шпата и плагиоклаза существуют разновидности гранитоидов с пониженным количеством калиевого полевого шпата (< 5 %) – плагиогранитоиды (в том числе и плагиограниты) и с повышенным (калиевые) (табл. 13). Примером последних являются аляскиты (плагиоклаза < 10 %). В наиболее распространенных гранитах нормальной щелочности калиевый полевой шпат преобладает над плагиоклазом. Рассмотрим важнейшие  типы гранитоидов нормального ряда.

                                                                                     Таблица 13

Классификация  гранитоидов

 

Содержание калишпата,  % от суммы полевых шпатов	Главные представители
0–10	Тоналиты, плагиограниты
10–35	Гранодиориты
35–65	Граниты (нормального ряда)
Более 65	Щелочные граниты, аляскиты

 

Граниты – зернистые, наиболее богатые кварцем магматические породы. Внешне они окрашены в светлые сероватые, розоватые, буроватые тона, крупно-, средне- или мелкозернистой, нередко порфировидной структуры. Измененные граниты приобретают розоватую окраску, так как калиевый полевой шпат окрашивается при изменении в розовый цвет тонкодисперсными окислами железа. Иногда измененные граниты становятся зеленоватыми и буроватыми благодаря развитию в них эпидота и гидроокислов железа. Граниты нормального ряда состоят из калиевого полевого шпата (35–40), кварца (25–45), плагиоклаза (20–25) и биотита (5–10 %). Акцессорные минералы представлены апатитом, цирконом, сфеном, ортитом, монацитом, рутилом и др.

Граниты подразделяются на разновидности в зависимости от состава темноцветных минералов. Наиболее распространены биотитовые граниты. Реже встречаются мусковитовые граниты. Если же присутствуют как мусковит, так и биотит, то они называются двуслюдяными гранитами. Наконец, известны роговообманковые и биотит-роговообманковые граниты (см. рис. 11).

Рапакиви – разновидность биотит-роговообманковых гранитов, отличающихся своеобразной овоидной структурой. В них присутствуют овоиды – порфировидные выделения размером в несколько сантиметров, которые состоят из розового калишпата, окруженного каймой зеленоватого олигоклаза.

Чарнокиты – гиперстеновые граниты, часто встречаемые среди гранитов докембрийского возраста. Это зернистые голубовато-зеленые породы. Их генезис до сих пор спорный. Возможно, что тела чарнокитов с секущим залеганием являются магматическими.

Гранодиориты отличаются от гранитов тем, что плагиоклаз представлен не олигоклазом, а андезином, который всегда преобладает над калишпатом, а количество кварца здесь около 20 %. Характерным темноцветным минералом в гранодиоритах является наряду с биотитом роговая обманка. Цветное число составляет около 15 %, достигая в меланократовых разностях 25 %. Гранодиориты обладают наиболее резко выраженной гипидиоморфнозернистой структурой благодаря хорошо выраженному идиоморфизму плагиоклаза, который обычно представлен таблитчатыми кристаллами, часто с зональным строением. Здесь сказывается общая закономерность кислых интрузивных пород: чем выше основность плагиоклаза, тем выше его идиоморфизм по отношению к кварцу и калиевому полевому шпату.

Тоналиты отличаются от гранодиоритов тем, что калиевый полевой шпат в них либо отсутствует, либо является второстепенным минералом. Главные минералы тоналитов – андезин, темноцветный минерал (чаще роговая обманка, реже биотит) и кварц (25–30 % объема пород). Бедные кварцем тоналиты с содержанием его менее 15 % называются уже кварцевыми диоритами. Таким образом, через гранодиориты и тоналиты проходит непрерывная серия переходных пород от гранитов к диоритам.

Плагиограниты (трондьемиты²¹) по содержанию кварца вполне отвечают нормальным гранитам, но в отличие от последних в них калишпат не входит в число главных минералов; состав плагиогранитов – это прежде всего кислый плагиоклаз, кварц, темноцветный минерал (обычно роговая обманка).

Аляскиты отличаются от нормальных гранитов более высоким содержанием калишпата, не менее чем вдвое превышающим содержание плагиоклаза. Последний здесь кислее и представлен альбитом-олигоклазом, иногда альбитом. Больше в этих породах и кварца, содержание которого составляет 35–40 % объема пород. В аляскитах практически отсутствуют темноцветные минералы, а если и встречается биотит, содержание его всегда ниже 5 %. Все эти особенности характеризуют аляскиты как ультракислые породы. Структура аляскитов аллотриоморфнозернистая.

Щелочные граниты отличаются от гранитов нормального ряда тем, что они перенасыщены щелочами, в основном натрием. Поэтому плагиоклаз в них представлен альбитом первых номеров. Калиево-натриевый полевой шпат благодаря высокому содержанию альбитовой примеси представлен микроклин-пертитом с повышенным количеством пертитовых вростков альбита. Кварц, как обычно в граните, составляет около 25–30 %. Темноцветные минералы представлены щелочными пироксенами либо амфиболами: эгирином, эгирин-авгитом, арфведсонитом, рибекитом; часто присутствует железистая слюда – лепидомелан. Структура пород сходна с аляскитами. Особенностью является весьма интенсивное развитие пертитов в калиевых полевых шпатах. Щелочные граниты также подразделяются по составу цветных минералов на разновидности.

Текстура и структура

Текстура гранитоидов в одних  случаях вполне однородная, массивная, в других – неоднородная, такситовая (пятнистая) или полосчатая. Неоднородные текстуры встречаются преимущественно в более основных разновидностях гранитоидов – тоналитах, гранодиоритах, где цветные минералы распределяются часто неравномерно, образуя скопления в виде пятен или неправильных полос – шлиры. Шлиры образуются в результате захвата и переработки гранитоидной магмой фрагментов (ксенолитов) вмещающих пород. Распространены в гранитоидах также директивные текстуры, в которых таблички полевых шпатов ориентированы субпараллельно.

Макроструктура гранитоидов чаще всего среднезернистая с размером выделений 1–2 мм, реже крупнозернистая (до 5–6 мм). Мелкозернистые породы встречаются близ контактов интрузивных тел и в их маломощных ответвлениях – апофизах. Широко распространена порфировидная структура. В таких случаях порода содержит обычно порфировидные выделения калиевого полевого шпата в таблитчатых кристаллах размером до нескольких сантиметров, которые заключены в промежуточной среднезернистой, а иногда даже и крупнозернистой массе гранитного состава.

Микроструктура гранитоидов чаще всего гипидиоморфнозернистая, иначе называемая гранитовой. В наиболее типичном случае плагиоклаз идиоморфен по отношению к калиевому полевому шпату и кварцу; он образует кристаллы таблитчатых очертаний, промежутки между которыми заполнены ксеноморфными выделениями двух других минералов. Темноцветные минералы (часто идиоморфных очертаний) в гранитоидах обычно образуют скопления вдоль интерстиций (промежутков) между салическими минералами.

Морфология  тел  гранитоидного  состава  и  геологические особенности  их  залегания

Гранитоиды – самая распространенная на земном шаре интрузивная порода, ими сложены крупнейшие из известных интрузивных тел. Гранитоидные массивы наблюдаются повсеместно в тектонически подвижных поясах земной коры (геосинклиналях), испытавших складчатость, сопровождающуюся внедрением гранитоидных интрузий. Поэтому в складчатых сооружениях различного возраста гранитоидные массивы располагаются преимущественно вдоль разломов и осевых зон. Таковы кислые интрузии, вытянутые вдоль герцинских складчатых зон Урала, Центрального Казахстана, Рудного Алтая, крупные тела гранитоидов в осевой части альпийского антиклинория Большого Кавказа и многие другие. Взаимоотношения гранитоидных плутонов со складчатыми структурами вмещающих осадочных и метаморфических пород могут быть различными. В одних случаях массивы резко не согласны по отношению к этим структурам и прорывают их (дискордантные интрузии), в других – гранитоиды образуют согласные тела (конкордантные интрузивы).

Рапакиви распространены в платформенных  областях. Они формировались в условиях малых глубин (до 3–5 км). Наиболее крупные массивы рапакиви имеют поздне- и среднепротерозойский возраст (около 1600 млн лет). Массивы обнажены на Украине (Коростеньский массив), Балтийском щите (Выборгский, Салминский и др.), на Урале (Бердяушский), известны в Швеции, Польше и других местах.

Многие гранитоидные интрузивы  образовались путем многократного внедрения магмы (несколько фаз). Многофазность интрузивного процесса нашла отражение в широко применяемом термине «интрузивный комплекс». Изучение интрузивных комплексов гранитоидов показало, что в их формировании различаются две главные фазы: собственно интрузивная (внедрение крупных массивов) и жильная (внедрение жил и даек).