Последовательность выделения минералов из магматического расплава. Реакционные ряды Боуэна

Оглавление

1.Последовательность выделения минералов из магматического расплава. Реакционные ряды Боуэна2

1.1.Последовательность кристаллизации  минералов из раслпава..2

1.2.Влияние летучих компонентов на кристаллизацию магмы………………..3

1.3. Закономерности парагенетических ассоциаций и последовательность выделения минералов4

1.4.Реакционный ряд Н. Л. Боуэна…………………………………………….5

2.Особенности классификации  дайковых (жильных) пород…………….6

3. Процессы и продукты стадий метасоматоза: грейзенизация, образование вторичных кварцитов. Минеральный состав, структуры и текстуры, полезные ископаемые…………………………………………….8
1. Фация вторичных кварцитов…………………………………………….11
2. Физико-химические условия образования метасоматитов……………15
3. Распространенность и рудоносность метасоматитов………………….15
4. Минеральный состав, текстуры и структуры руд…………………….16

Список используемой литературы…………………………………………….28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Последовательность выделения минералов из магматического расплава. Реакционные ряды Боуэна

1.1.Последовательность кристаллизации минералов из раслпава 
Существует ряд признаков, позволяющих выяснить последовательность кристаллизации минералов из расплава. Прежде всего, обращают внимание на форму минералов и степень их идиоморфизма. Ранние минералы могут быть огранены лучше, чем поздние. Степень кристаллической огранки минералов в породах различна. Однако надо учитывать также кристаллизационную силу (силу роста) минерала.

минералов: амфибол (Rgb) – идиоморфный,

плагиоклаз (Plg) – гипидиоморфный,

кварц (Q) – ксеноморфный,

Многие минералы, обладая высокой энергией роста, способны создавать правильные кристаллы в стесненных условиях. Как правило, это минералы, содержащие летучие компоненты, редкие и рассеянные элементы, а это в основном акцессорные минералы (апатит, сфен, циркон, рутил, монацит и др.). Следующий критерий порядка выделения минералов – включения одного минерала в другой. Более ранний минерал бывает включен в более поздний (за исключением акцессорных минералов).

Явления замещения одного минерала другим также служат достоверным признаком для установления последовательности образования минералов. Рассмотренный выше реакционный ряд Н. Л. Боуэна наблюдается в магматических горных породах, если сохраняются ранние кристаллы (например, оливина), обрастающие каймами более поздних пироксенов и амфибола. Время зарождения отдельных включений минералов определяется тем, в какие минералы он включен, а в какие нет.

При нормальном ходе кристаллизации состав расплава и состав твердых кристаллов изменяется непрерывно. Это возможно только при достаточно медленном остывании, когда реакция доходит до конца. При кристаллизации магмы в глубинных условиях плагиоклаз, выделившийся в первые стадии процесса, успевает прореагировать с расплавом. Поэтому в интрузивных породах зональный плагиоклаз почти не встречается.

 

1.2. Влияние летучих компонентов на кристаллизацию магмы

При кристаллизации расплавов, состоящих из одних силикатов можно не учитывать их летучесть и исключить влияние давления на ход кристаллизации. Однако, если в состав силикатного расплава входят такие летучие компоненты, как H2O, CO2, HCl, HF, H2 и т.п. пренебрегать газовой фазой нельзя, так как она участвует в процессе кристаллизации расплава.

Магма или лава всегда содержат летучие компоненты. На это указывают следующие факты: 1) извержение лав любого состава сопровождается вывыделением пара или газа в значительном количестве (на Аляске в вулканической области «Долина десяти тысяч дымов» ежегодно выделяется 1,25 млн. тонн HCL и до 200 тыс. тонн HF); 2) главной составной частью всех поствулканических выделений является вода; 3) все магматические породы содержат в своем составе воду. В граните ее 0,69%, в нефелиновом сиените - 1,38%, в габбро - 1,1%, в риолите - 1,54%, в базальте - 1,69%. В некоторых вулканических стеклах содержание воды достигает 10%. Но горных породах находится только небольшая часть воды, находящейся в магме. При кристаллизации большая часть летучих компонентов выделяется из магмы.

Сколько воды в магме точно неизвестно, но в 1938 г. экспериментами Горансона показано, что растворимость воды в гранитном расплаве ограничена. Гранитный расплав при давлении 100 атм (соответствует глубине 2 км) может растворить лишь 3,75% воды, а при давлении 4000 атм (соответствует глубине 15 км) - 9,25%. Во всяком случае нельзя считать, что магма может содержать неограниченное количество воды и других летучих компонентов.

Присутствие летучих компонентов в кристаллизующейся магме или лаве резко отражается на ее свойствах и влияет на ход кристаллизации.

1. Присутствие летучих  компонентов резко снижает температуру  начала кристаллизации. Установлено, что 1% растворенной в расплаве  воды понижает температуру кристаллизации  примерно на 50є, то есть при  содержании 8-10% воды температура  должна понизиться на 400-500 є.

2. Присутствие летучих  компонентов резко понижает вязкость  силикатного расплава, и, следовательно, способствует росту кристаллов.

В системах с ограниченной растворимостью летучего компонента в силикатном расплаве всегда имеет место резкий переход от расплава к раствору, даже при высоких давлениях. Отсюда следует наличие резкой границы между различными стадиями кристаллизации - магматической и пневматолитовой.

Главная особенность кристаллизации в системах с летучими компонентами - существование «ретроградного кипения», то есть выделения газа при одновременной кристаллизации. Оно начинается при понижении температуры. В результате ретроградного кипения магма превращается в горную породу, пропитанную газовым раствором, который находится в равновесии с породой и поэтому может вызвать перекристаллизацию ее подобно тому, как перекристаллизовывается осадок, остающийся в насыщенном растворе. В дальнейшем, если состав газового раствора изменяется, то он не будет находиться в равновесии с породой, и тогда магматические минералы начнут растворяться и замещаться вторичными минералами.

Таким образом, присутствие в магме воды и других минерализаторов обусловливает возникновение в конце кристаллизации газового раствора. Этот раствор в случае насыщенности его компонентами горной породы вызывает перекристаллизацию породы с образование грубозернистых структур. В другом случае, когда состав раствора отличается от состава горной породы, он вызывает отложение вторичных минералов с образованием различных структур замещения.

Общей особенностью кристаллизации магмы с участием летучих компонентов будет то, что этот процесс проходит в несколько стадий: 1) собственно магматическая стадия. Когда силикат выделяется из магмы, а газовая фаза еще не появляется; 2) «ретроградное кипение», когда из магмы выделяется и силикат и газовая фаза; 3) пневматолитовая стадия, когда силикат выделяется из газа; 4) стадия конденсации, когда появляются водные растворы и 5) гидротермальная стадия, когда силикат выделяется из водного раствора.

1.3. Закономерности парагенетических ассоциаций и последовательность выделения минералов

Подавляющее большинство магматических пород состоит из нескольких минеральных видов, они называются полиминеральными (гранит, гранодиорит, сиенит). Реже встречаются биминеральные (габбро, диорит) и мономинеральные (лабрадорит, пироксенит, оливинит) породы.

В состав полиминеральных пород могут входить многие минеральные виды, но в сочетании минералов, слагающих ту или иную магматическую породу, всегда есть закономерности, обусловленные физико-химическими законами, управляющими кристаллизацией магматического расплава. Парагенетические ассоциации в магматических породах, возникших в различные геологические эпохи, очень близки, а часто тождественны друг другу. Некоторые минеральные ассоциации невозможны в магматических породах. Для щелочных пород характерны щелочные минералы (например, нефелин, щелочные полевые шпаты, эгирин, щелочной амфибол в нефелиновых сиенитах). В известково-щелочных породах цветные минералы представлены оливином, пироксенами, роговой обманкой. Для кислых пород характерным является кварц. Для средних и некоторых основных - насыщенные кремнеземом силикаты и алюмосиликаты (ортоклаз, альбит, плагиоклазы, амфиболы, пироксены. Для основных и ультраосновных пород характерны недосыщенные минералы (оливин в известково-щелочных и фельдшпатоиды - в щелочных). Для определения минералогического состава горной породы необходимо четко знать не только оптические и морфологические свойства отдельных минералов, но и те парагенетические ассоциации, в которых встречаются породообразующие минералы. Определив два-три минерала необходимо уже ясно представлять себе, что может быть еще в данной породе. Ниже перечисленные главные закономерности парагенезиса минералов в магматических породах обоснованы общими представлениями об образовании этих пород.

1. Кварц не может быть  вместе с фельдшпатоидами (нефелином и лейцитом).

2. Оливин не встречается  с кварцем, калиевым полевым шпатом, кислым плагиоклазом и биотитом.

3. Щелочные пироксены  и амфиболы находятся обычно  с нефелином и не находятся  с кварцем.

4. Зеленая роговая обманка  встречается в кислых интрузивных  породах (с кислым плагиоклазом  и биотитом). В основных интрузивных  породах (с основным плагиоклазом, пироксеном и оливином) находится  обычно бурая роговая обманка.

5. Зеленая роговая обманка  обычно сопровождается сфеном.

6. Мусковит не встречается  вместе с пироксеном и роговой  обманкой.

7. В нормальных) известково-щелочных) породах роговая обманка обрастает пироксен, в щелочных - щелочной амфибол может иметь каемку из щелочного пироксена (эгирина).

8. Базальтическая роговая обманка встречается только в кайнотипных эффузивных породах.

9. Лейцит встречается  только в кайнотипных эффузивных породах. В интрузивных породах он переходит в псевдолейцит (псевдоморфозы из нефелина и калиевого полевого шпата).

10. Санидин находится только  в эффузивных кайнотипных породах.

 

1.4.Реакционный ряд Н. Л. Боуэна

Существуют соединения, которые при определенных температурах реагируют с расплавом и образуют кристаллы нового состава. Этот вид кристаллизации очень распространен в ряду фемических минералов. Таким способом появляется клиноэнстатит (Mg2Si2O6) в системе форстерит (Mg2SiO4) – кремнезем (SiO2). Кристаллизация расплава начинается с форстерита, который устойчив лишь до определенной температуры, а затем он реагирует с расплавом с образованием кристаллов клиноэнстатита. Кристаллизация природных расплавов происходит в присутствии летучих компонентов при более низких температурах, поэтому вместо клиноэнстатита образуется более низкотемпературный ромбический пироксен.  
В магматических породах часто встречаются реакционные каемки ромбического пироксена вокруг зерен оливина. Это свидетельствует о незавершенной реакции преобразования оливина в ромбический пироксен. Иногда наблюдаются каемки моноклинного пироксена вокруг ромбического, каймы амфибола на клинопироксене и биотита на амфиболе, то есть каждый последующий минерал может кристаллизоваться вследствие реакции расплава с ранее выделившимся минералом. Изучение реакционных структур реальных горных пород, а также данные экспериментальных исследований кристаллизации силикатных систем позволили Н. Л. Боуэну (1928) представить последовательность выделения главных породообразующих минералов из магмы в виде двух реакционных рядов: прерывного ряда фемических минералов и непрерывного ряда салических минералов (рис. 3). В каждом из рядов вышестоящий минерал, реагируя с расплавом, дает нижестоящий минерал. Каждому члену первого ряда соответствует определенный член второго ряда.

Оливин ‏ 
↓ 
Ортопироксен ↔ ‏ Основной плагиоклаз:

↓ анортит, битовнит

Клинопироксен ↔ лабрадор

↓ ↓

Роговая обманка ↔ Средний плагиоклаз

↓ ↓

Биотит ↔ Кислый плагиоклаз

       Схема реакционного ряда Н. Л. Боуэна. 
Совместная кристаллизация минералов из двух реакционных рядов протекает с образованием эвтектики, и в этом случае последовательность выделения зависит от состава расплава. Схема Н. Л. Боуэна показывает наиболее возможные парагенезисы минералов в магматических породах (совместное нахождение оливинов, пироксенов и основных плагиоклазов; амфиболов со средними плагиоклазами; биотита с кислыми плагиоклазами, калиевым полевым шпатом и кварцем). Реакционный принцип Н. Л. Боуэна справедлив лишь для пород известково-щелочной серии с нормальной щелочностью и нормальным отношением магния и железа в фемических минералах. Д. С. Коржинский (1962) и В. С. Соболев (1961) показали, что повышение концентрации натрия в расплаве сопровождается вытеснением кальция из плагиоклазов, что приводит роговую обманку и пироксен в равновесие с кислыми плагиоклазами. Поэтому вместо нормальных биотитовых гранитов появляются роговообманковые и пироксеновые их разновидности. Увеличение содержания железа относительно магния приводит к обратной последовательности выделения ромбических и моноклинных пироксенов, поздней кристаллизации железистых оливинов (так, в трапповых интрузиях габбро-долеритов и долеритов железистые гиперстены образовались позже моноклинных пироксенов).

2.Особенности классификации дайковых (жильных) 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.