Петрография магматических горных пород

 

Кроме выделения петрохимических рядов по степени общей щелочности, традиционным и имеющим важное петрологическое  значение является разделение магматических пород по  типу щелочности с использованием соотношения Na₂O/K₂O на натриевые, калиево-натриевые и калиевые.

При классификации учитываются следующие минералогические особенности пород.

1. Содержание полевых шпатов, состав полевых шпатов и соотношение щелочных полевых шпатов и плагиоклазов.
2. Присутствие или отсутствие кварца.
3. Относительное количество салических и фемических минералов (индекс мафичности М, %).
4. Отсутствие или наличие фельдшпатоидов (нефелина, лейцита и др.).

Классификация  жильных   (гипабиссальных) пород

К жильным породам относятся  породы, кристаллизующиеся из магматических  расплавов, заполняющих контракционные трещины (трещины остывания) в плутонических массивах, тектонические трещины в интрузивах и вмещающих породах. Формы залегания их: малые интрузии (жилы, дайки, штоки, силлы) и субвулканические массы (некки, диатремы, экструзивные купола).  Особенно широко жильные породы распространены в гранитоидных массивах. Метасоматические жилы к жильным породам не относятся. Жильные породы разделяются на две подгруппы: асхистовые (нерасщепленные),  диасхистовые (расщепленные) породы. Асхистовые породы по минеральному составу аналогичны глубинным породам материнских интрузий и отличаются от них мелкозернистой  или порфировидной  (порфировой) структурой. Для жильных пород, имеющих мелко- или микрозернистую структуру, сохраняется название глубинной породы, иногда употребляется приставка «микро» (микрогранит, микродиорит и т. д.). Для асхистовых пород, обладающих порфировой структурой, берется название интрузивной породы и прибавляется к нему слово «порфирит», если во вкрапленниках присутствует плагиоклаз и темноцветные минералы, и «порфир», если в породе встречаются вкрапленники кварца и калиевого полевого шпата, например, гранит-порфир, сиенит-порфир, диорит-порфирит, габбро-порфирит и др.

Диасхистовые породы разделяются на лейкократовые – аплиты и пегматиты и меланократовые – лампрофиры. Эти породы по минеральному составу не имеют аналогов среди глубинных пород.

Аплиты –  светлоокрашенные тонкозернистые породы аплитовой структуры. Они состоят  из тех же светлых (салических) минералов, из которых состоят генетически  родственные им глубинные породы, отличаясь от них полным или почти полным отсутствием цветных минералов (гранит-аплиты, гранодиорит-аплиты, диорит-аплиты, сиенит-аплиты, габбро-аплиты и т. д.).

Пегматиты обладают светлыми окрасками, от крупно- до гигантозернистой пегматитовой или гранофировой структурой. Они формируются при участии флюидов и кроме салических минералов, аналогичных материнской интрузии, обогащены крупными кристаллами мусковита, биотита, лепидолита, турмалина, апатита, топаза и др.

Существуют гранит-пегматиты, сиенит-пегматиты, нефелин-сиенит-пегматиты и другие разновидности пегматитов.

Лампрофиры –  темноокрашенные мелкозернистые, иногда порфировидные породы. Крупные выделения в них представлены исключительно фемическими минералами (лампрофировая структура). Наиболее распространенными являются плагиоклаз-роговообманковые (спессартиты), плагиоклаз-биотитовые (керсантиты), калиево-полевошпатово-роговообманковые (вогезиты) и калиево-полевошпатово-биотитовые (минетты) породы.

Большинство туфов  состоит из всех трех составляющих, в этом случае агрегатное состояние не указывают.

К пирокластическим породам примыкают  породы смешанного происхождения, в  состав которых в значительных количествах  входят осадочные породы. Их называют туффитами, если примесь осадочного материала не превышает 50 %, и вулканогенно-осадочными породами, если примесь больше 50 %. Эти породы образуются одновременно с извержениями за счет перемещения рыхлого нелитифицированного пирокластического материала – тефры и перемешивания его с осадочным материалом.

Методические  рекомендации  для  самостоятельной  работы  с  горными  породами

Здесь и в предыдущих главах все  изложение материала велось в  том аспекте, что горные породы –  это природные закономерные сообщества минералов, которые образуются в специфических условиях и отражают фациальные и физико-химические условия своего образования. Однако это чисто теоретический аспект петрологии, а практический заключается в том, что геолог должен знать и уметь диагностировать объекты своей науки – горные породы. При изучении материала этой и последующих глав надо ясно понимать, что знание горных пород у студентов закладывается лишь во время их практических, лабораторных и самостоятельных (в том числе вне учебного расписания) занятий с эталонными и рабочими коллекциями и в музее. В этом плане петрография оказывается довольно сложным предметом: ее невозможно заучить дома по учебникам, не затратив серьезных усилий на практическую работу с образцами горных пород и со шлифами, а их-то дома и нет. Трудно и то, что у большинства студентов далеко не сразу складываются навыки диагностики минералов в шлифах и в образцах, что совершенно необходимо для определения горных пород. Поначалу это и огорчает и отпугивает от дальнейших самостоятельных занятий. Не сразу дается умение определить показатель преломления минерала, распознать оттенки его цвета, правильно определить тип разреза, сделать верные предположения об осности и сингонии минерала, а также выявить особенности вторичных изменений. Еще сложнее научиться видеть за отдельными минералами горную породу и делать предположения о процессах, которые вызвали ее образование и преобразование. Важно проявить упорство, а затем в какой-то момент навыки работы с микроскопом и горными породами станут привычными. Полезно составлять для себя таблицы горных пород (табл. 4), но заносить в них не все сведения о породах (зачем же тогда справочники?). В таких таблицах важнее указывать для себя лишь те сведения, которые позволяют самому диагностировать эту горную породу.

Таблица 4

Образец таблицы  горных пород

(форма конспекта  особенностей горных пород)

 

Название горной породы	Основность,  тип щело-чности	Плутони-ческая, вулкани-ческая или жильная	Цвет	Текстура, особенности строения	Минеральный состав и морфологические особенности минералов	Особенности породы в шлифе	Сходные горные породы и их отличия
1	2	3	4	5	6	7	8

 

Если же пренебречь практической работой  по изучению образцов горных пород и их шлифов, заученные теоретические знания быстро превращаются в бессмысленные знания ни о чем. Удобным пособием для практической работы со шлифами являются «Структуры и текстуры изверженных и метаморфических горных пород» Ю. Ир. Половинкиной (М., 1966), а также «Петрографический кодекс. Магматические и метаморфические образования» под редакцией Н. П. Михайлова и др. (СПб., 1995).

Здесь необходимо указать важнейшие  справочные пособия по характеристике оптических свойств минералов. Полная сводка информации о большинстве минералов магматических пород дана в «Минералогии для студентов» Х. Батти  и А. Принга (М., 2001), в «Петрологии» А. А. Маракушева, А. В. Боброва, Н. Н. Перцева, А. Н. Феногенова  (М., 2000) и в «Породообразующих минералах» Г. М. Саранчиной (СПб., 1997). Не потеряло актуальности несколько раз переизданное учебное пособие В. Н. Лодочникова «Главнейшие породообразующие минералы» (М.-Л., 1947 (1955)). Сводка кратких сведений о минералах дана в «Породообразующих минералах» А. М. Даминовой (М., 1963), «Определителе минералов К. М. Сиротина (М., 1970).

Классификация  вулканогенно-обломочных пород

К вулканическим породам относятся и вулканогенно-обломочные породы. В основу их классификации положен химический состав (риолитовый, андезитовый, базальтовый). Вулканогенно-обломочные породы часто содержат примесь чужеродного (ксеногенного) вещества, что надо учитывать, т. к. это отражается на химическом составе пород.

Дальнейшее разделение пород производится по характеру скрепляющей обломки массы. Она может быть эффузивной (лавовой), отсутствовать (в спекшихся разностях), гидрохимической (переработанным пепловым цементом).

Пирокластические породы в зависимости  от строения разделяются на несколько  типов. Пирокластические породы образуются из обломков, выброшенных во время извержения (рыхлые породы). Рыхлый пирокластический материал называется тефрой. Так как в состав тефры входит стекло, которое очень быстро литифицируется, тефра переходит в плотную породу – туф.

Пирокластические породы делятся  по величине обломков, увеличение размера которых указывает на близость к источнику извержения.

По агрегатному состоянию туфы делятся следующим образом:

1. витрокластические – состоят из тонко распыленного вулканического стекла, т. е. вулканического пепла;
2. кристаллокластические – состоят преимущественно из минералов и их осколков;
3. литокластические – в значительной мере состоят из обломков пород.

Полезно научиться пользоваться справочной литературой, такой, как «Таблицы для  оптического определения породообразующих минералов» В. Е. Трегера (М., 1967), а «Петрографический словарь» В. Рыка, А. Малишевской (М., 1989) просто незаменим для студентов и для специалистов-геологов.

Контрольные вопросы

1. Назовите признаки, положенные в основу классификации магматических горных пород? 2. Как производится классификация гипабиссальных горных пород? 3. Как производится классификация вулканогенно-обломочных пород?

лекция 5

 

Группа ультрамафических пород ультраосновного и основного  состава. Текстуры и структуры, морфология тел, распространение, геологические  условия залегания и полезные ископаемые, связанные с ультрамафическими породами. Группа щелочных бесполевошпатовых пород (фоидолитов – фоидитов). Карбонатиты.

Ультрамафитовые  породы

Ультрамафитовые породы сложены почти  нацело фемическими минералами (оливином, пироксенами, роговой обманкой, изредка магнезиальной слюдой). Особенностью ультрамафитов является почти полное отсутствие светлоокрашенных (салических) минералов, которые никогда не бывают в числе главных, а если и присутствуют, то являются второстепенными. Главные минералы этих пород – оливин, ромбический и моноклинный пироксены. Роговая обманка и биотит присутствуют гораздо реже и лишь в некоторых разновидностях приобретают значение главных минералов,  но чаще они относятся к второстепенным. В числе второстепенных может быть также основной плагиоклаз. Цветное число (М) 90–100 %. Конкретные представители ультрамафитов далеко не всегда содержат все названные минералы и нередко являются мономинеральными породами. В составе ультрамафитов находятся в переменных количествах хромшпинелиды, ильменит, магнетит, титаномагнетит, сульфиды меди и железа. 

В земной коре ультрамафиты распространены довольно слабо и по данным А. Н. Заварицкого (1955) составляют не более 0,4 % от общего объема всех магматических пород. При этом преобладают их зернистые разновидности, слагающие нередко массивы с площадью выхода свыше 1000 км² и пояса глобального масштаба. Несмотря на незначительное распространение ультрамафитов, они имеют большое практическое значение в связи с локализацией месторождений хрома, платины, железа и других руд.

Макроскопически ультрамафитовые  породы окрашены в темные цвета: зеленовато-серые, темно-зеленые, черные. Наиболее светлой окраской обладают чисто оливиновые породы, которые имеют бутылочно-зеленый цвет; в результате серпентинизации они темнеют за счет выделения темно-зеленого серпентина (образуются темно-зеленые немагнитные серпентиниты) либо за счет выделения тонкой пыли магнетита (образуются темно-серые, почти черные магнитные серпентиниты).

При выветривании свежих дунитов (или  серпентинизированных без выделения магнетита) появляется желтая (охряная) и бурая корочка выветривания. Серпентиниты с тонко распыленным магнетитом при выветривании покрываются белой корочкой.

Структуры и текстуры

Структуры не отличаются большим разнообразием. В мономинеральных плутонических породах наблюдаются панидиоморфнозернистые, петельчатые (в серпентинизированных оливинитах), сидеронитовые (в рудных пироксенитах) структуры (см. рис. 9 и 12, в). Если зерна минералов различны по величине, вместо приставки «пан» употребляется приставка «гетеро», что означает «неравномерно», например, гетероидиоморфнозернистая структура. Для полиминеральных пород характерны гипидиоморфнозернистые (разная степень идиоморфизма минералов) и пойкилитовые (в перидотитах) структуры. Пойкилитовые структуры образуются, когда идиоморфные кристаллы одного минерала цементируются крупным монокристаллом другого минерала. Вулканические и субвулканические породы имеют обычно порфировые структуры. Структура основной массы может быть микролитовая, флюидальная,  полустекловатая. Многие разновидности ультраосновных пород имеют протокластическую или катакластическую структуру. Текстуры пород однородные, такситовые и директивные, обусловленные неравномерным распределением оливина, пироксенов и рудных минералов.

Минеральный и химический состав ультрамафитов

Содержание кремнезема в ультрамафитах  изменяется от 35–40 мас. % в мономинеральных  оливиновых породах до 55–60 мас. % в  мономинеральных ортопироксенитах, так как в составе клинопироксена SiO₂ 50 мас. %, а ортопироксена – до 60 мас. % (табл. 5). Преобладающие разновидности по содержанию кремнезема (менее 45 мас. %) относятся к группе ультраосновных пород. Ультрамафитовые породы связаны постепенными переходами с меланократовыми плагиоклазовыми, ортоклазовыми или нефелиновыми породами (габброидами и щелочными габброидами).

Таблица 5

                  Средний химический состав ультрамафитовых  пород⁸

               

Породы	Оливинит	Гарцбургит	Ортопироксенит	Горнблендит	Коматиит	Пикрит	Меймечит
SiO2	33–38	36–42	50–55	43–50	40–45	38–43	34–40
TiO2	0,2–1	0–0,3	0–0,2	0–2,0	0,2–0,7	0,3–1,5	0,3–0,2
Al2O3	0,3–2	0,2–2,5	0,1–6	8–15	3–8	4,5–8,0	1,5–3,5
Fe2O3	4–10	2–5	0,3–4	2–10	3–5	3,0–6,5	4,5–8,0
FeO	6–12	3–7	2–25	6–10	3–7,5	3,5–9,0	4,5–6,5
MgO	34–44	34–42	20–37	9–20	18–32	20–32	27–35
CaO	0,2–2	0,2–2	0,2–4	8–17	3–6,5	2,5–7,5	1,5–6,0
Na2O	0–0,4	0–0,3	0–0,5	0,5–3	0,3–1	0,2–0,5	0,1–0,3
K2O	0–0,1	0–0,1	0–0,4	0,2–2	0–0,3	0,1–0,5	0,1–0,4