Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2013 в 21:34, курс лекций
Петрография изучает горные породы, которые являются природными ассоциациями минералов, слагающих земную кору и мантию Земли и планет ее группы. Горные породы слагают конкретные геологические тела и разнообразные сообщества пород (геологические формации), связанные сходством генезиса, палеогеографических и тектонических условий, а также образованием в них полезных ископаемых. Петрография носит в какой-то степени описательный характер, однако неотъемлемой ее частью является генетический аспект породообразования, дающий основные представления об эволюции магматического вещества в мантии и земной коре и механизме преобразования расплавов в горные породы. Петрография тесно связана с минералогией, кристаллографией, физической химией, различными разделами физики и с другими науками о Земле.
При изучении интрузивных комплексов гранитоидов часто пользуются понятием «фация интрузивных пород». Под этим понимается совокупность интрузивных пород, образовавшихся при одинаковых условиях (глубина застывания, положение в массиве) и обладающих петрографической спецификой, которая отражает эти условия.
В. С. Коптев-Дворников предложил выделять в пределах гранитоидных массивов интрузивной фазы две фации: главную интрузивную и эндоконтактовую. К эндоконтактовой фации принадлежат краевые части массивов, где в породах вследствие их приконтактового положения наблюдаются либо более мелкозернистые структуры, либо повышенное количество ксенолитов вмещающих пород, либо более меланократовый характер гранитоидов благодаря ассимиляции (растворению) магмой вещества этих пород. Ассимиляция представляет собой растворение магматическим расплавом обломков вмещающих пород, захваченных им при внедрении, или же материала стенок камеры, в которую произошло внедрение.
В гранитных массивах благодаря
ассимиляции нередко присутству
Широко известно, что гранитоиды с древних времен применяются как строительный декоративный материал. Например, гранит рапакиви широко использован для облицовки набережных и многих сооружений в Санкт-Петербурге.
С гранитоидами генетически связаны многие типы рудных и нерудных полезных ископаемых. Однако полезные ископаемые, связанные с гранитоидами, не являются производными кислых расплавов, как это имеет место в ультраосновных и основных магмах, а связаны с более сложными гидротермальными метасоматическими процессами. Месторождения, связанные с гранитоидами, обычно локализуются на контактах интрузий с вмещающими породами, в зонах разломов и трещиноватости и связаны с воздействием более поздних гидротермальных растворов различного происхождения.
В грейзенах в ассоциации с аляскитовыми и лейкократовыми гранитами наблюдаются месторождения олова, вольфрама и молибдена. В скарновых месторождениях содержится молибденит и шеелит. С нормальными гранитами и гранодиоритами ассоциируют месторождения свинца, цинка, меди, золота и других металлов.
1. Дайте общую характеристику гранитоидам и объясните принципы их разделения. 2. В чем отличие нормального гранита от гранита рапакиви и чарнокита? 3. Какие полезные ископаемые связаны с гранитоидами и какого они происхождения?
Группа вулканических пород кислого состава (риолиты, обсидианы, пехштейны, перлиты, игнимбриты, пантеллериты, комендиты). Разделение кислых лав по минеральному и химическому составам (породы, образовавшиеся из вязких и подвижных магм). Строение и состав игнимбритов, гипотезы их образования. Текстуры и структуры, морфология тел, распространение, геологические условия залегания и полезные ископаемые, связанные с вулканическими породами кислого состава. Гипабиссальные породы кислого состава (аплиты, пегматиты), минеральный и химический состав, морфология тел, геологические условия нахождения, распространение и полезные ископаемые. Гипотезы образования гипабиссальных пород кислого состава.
Выделение разновидностей кислых вулканических пород производится по химизму. Минеральный состав пород имеет вспомогательное значение, так как в кислых вулканических породах количество вулканического стекла обычно велико, встречаются и породы, сложенные исключительно вулканическим стеклом. Основное подразделение пород производится по содержанию SiO2 (см. табл. 12). Выделяются риолиты – аналоги гранитов, в которых среднее содержание SiO2 > 73 мас. %, дациты – аналоги гранодиоритов (SiO2 66 мас. %), а также промежуточные, субщелочные и щелочные разновидности (риодациты, плагиориолиты, трахидациты, трахириолиты, онгониты, пантеллериты, комендиты и др.).
По современным представлениям, большая часть кислых вулканитов образуется из расплава кислого состава корового происхождения, лишь очень незначительный процент кислых вулканических пород является, по-видимому, дифференциатом магмы основного состава.
Благодаря высокому содержанию SiO2 в породах кислого состава долгое время существовало представление о крайней вязкости расплавов, из которых они формируются. Однако в последнее время появились гипотезы, доказывающие, что значительная часть вулканических пород образовалась из весьма подвижной магмы. Отличия двух типов кислых магм проявляются не только в их физических свойствах, но и сказываются на петрографическом облике сформированных из них пород. Почти идентичные по химическому составу вулканиты могут значительно отличаться по петрографическим признакам, что связано, как теперь предполагают, с составом летучих компонентов магм и режимом их отделения от расплавов. Как установлено работами Д. С. Коржинского, С. Е. Тилли и О. Ф. Таттла, А. А. Маракушева и других исследователей, среди флюидов, входящих в состав магм, могут быть выделены две группы: первые, так называемые магмофильные, значительно понижающие температуры кристаллизации расплава, тесно связанные с ним, неохотно от него отделяющиеся, и вторая группа магмофобных флюидов, стремящаяся при понижении давления покинуть расплав. К первой группе, по экспериментальным работам, можно отнести такие летучие компоненты, как P2O5, HF, Li2O, B2O3, ко вторым – CO2, NH3, SO3. Вода занимает между ними промежуточное положение. Предполагают, что повышенные содержания среди летучих компонентов магмофобных флюидов приводят к быстрому их отделению при приближении магмы к поверхности, часто сопровождающемуся взрывом; магма, потерявшая значительную часть летучих, становится весьма вязкой. Магмофильные флюиды, удерживающиеся в расплаве значительное время, способствуют подвижности магмы, а также повышают ее способность к ликвации (магматическому разделению вещества).
Среди них выделяют как свежие неизмененные породы – риолиты, дациты и др., так и измененные – метариолиты (устаревшие термины – риолитовые порфиры, дацитовые порфириты и др.). Измененные вулканические породы кислого состава распространены гораздо шире, чем неизмененные, что связано как с редкостью среди современных извержений кислых вулканических пород, так и с большой неустойчивостью кислых стекол (см. рис. 14, б).
Неизменные вулканические породы кислого состава отличаются черным, бурым, темно-серым цветом и раковистым изломом. Наряду с наиболее обычными полустекловатыми породами встречаются и стекловатые разновидности, которые, хотя и имеют подчиненное значение, распространены среди кислых пород значительно шире, чем среди пород любого другого состава. Стекловатые вулканические породы кислого состава принято делить на обсидианы, перлиты и пехштейны. Обсидианы содержат не более 1 мас. % воды; перлиты – 2,5–6 мас. %, часто они обладают так называемой перлитовой (скорлуповатой) отдельностью, из-за чего формируются шарообразные выделения – перлы (см. рис. 6). Пехштейны, или смоляные камни, отличаются повышенным содержанием воды, достигающим в некоторых случаях 10 мас. %. Вулканические стекла могут быть массивными, брекчиевидными и полосчатыми.
Афировые риолиты с трудом отличаются невооруженным глазом от вулканических стекол. Во вкрапленниках порфировых риолитов кроме кварца могут присутствовать плагиоклаз (от олигоклаза до лабрадора), санидин, биотит, роговая обманка, реже пироксены. Кварц риолитов представлен высокотемпературной разновидностью дипирамидального габитуса. Количество вкрапленников невелико (не более 5–15 % всей массы породы). Величина вкрапленников колеблется в пределах 0,2–1 мм, реже 4–5 мм. При макроскопическом определении риолитов их отличительной особенностью является наличие во вкрапленниках кварца. Стекловатые разности риолитов часто обладают раковистым изломом и эмалевидным, иногда фарфоровидным блеском. Основная масса риолитов из-за большой вязкости часто представлена исключительно кислым бесцветным вулканическим стеклом или же характеризуется тонкой раскристаллизацией и тогда состоит из мельчайших зерен кислого плагиоклаза, санидина и кварца. Как правило, микролиты в основной массе риолитов отсутствуют.
В дацитах во вкрапленниках преобладает плагиоклаз; кварц встречается реже, чем в риолитах, а санидин отсутствует; чаще, чем в риолитах, встречаются вкрапленники темноцветных минералов.
Трахириолиты обладают порфировой структурой. От риолитов отличаются отсутствием порфировых выделений кварца и обязательным наличием крупных фенокристаллов калиевого полевого шпата, преобладающих среди вкрапленников. Порфировые выделения плагиоклаза и биотита редки.
Комендиты обладают светло-голубоватыми и желтоватыми окрасками, обладают порфировым строением. Пантеллериты имеют более темную зеленую или серую окраску. Макроскопически эти породы не определяются. Только при изучении под микроскопом среди вкрапленников устанавливаются щелочные амфиболы, кварц, пироксены, санидин, фаялит.
Свежие вулканические породы кислого состава встречаются достаточно редко и только в областях молодого вулканизма. Значительно большим распространением пользуются измененные разновидности – метариолиты (устаревшие термины – липаритовые порфиры, фельзиты, кварцевые альбитофиры, кварцевые кератофиры). В отличие от свежих вулканических пород, имеющих темные окраски, измененные кислые вулканиты всегда окрашены в светлые тона – светло-зеленые, желтовато-зеленоватые, светло-серые, если породы подверглись зеленокаменному перерождению, и светло-розовые разных оттенков при краснокаменном перерождении. Они уже не обладают типичным для свежих полустекловатых пород стеклянным блеском и раковистым изломом. Вкрапленники кварца в этих породах остаются прозрачными, а полевые шпаты утрачивают блеск на плоскостях спайности; плагиоклазы мутнеют и делаются непрозрачными (они окрашиваются в светло-серые тона); калиевые полевые шпаты приобретают розоватые и красно-бурые окраски. В измененных породах никогда не сохраняется санидин, он преобразуется в ортоклаз, реже микроклин. Темноцветные минералы хлоритизируются. Стекло в метариолитах не сохраняется, а преобразуется в очень тонкий кварц-полевошпатовый агрегат.
Риолиты и метариолиты образуют небольшие потоки и покровы, а также купола и лакколиты. Иногда риолиты выполняют кальдеры или образуют лавовые озера. Появление риолитовой лавы связано с вулканами центрального типа; среди лав современных извержений риолиты чрезвычайно редки. Среди измененных риолитов не всегда можно отличить лавы от пирокластических образований. При образовании кислых лав большое количество газов, растворенных в богатых кремнеземом магмах, вызывает катастрофический характер извержений и сопровождается обильным образованием пепла и пирокластических продуктов. Часто объем пирокластического материала превышает объем лав. При извержении некоторых вулканов раскаленные обломки и частицы выносятся вместе с газом и образуют «пирокластические потоки», как это было при извержении Катамаи в 1912 г. Образуются пласты пирокластических пород.
Лавовые потоки распространены сравнительно незначительно. В связи с малой подвижностью лав они отличаются небольшой протяженностью (первые километры) и большой мощностью (до 100–150 м). Слагаемые ими площади невелики – первые десятки квадратных километров. Лавовые потоки имеют достаточно однородное строение, однако иногда они обладают зональностью; пузыристые породы, нередко представленные перлитами, слагают верхние части потоков, затем следует обсидиан, в центральных частях обнаруживаются риолиты, переходящие в основании потока снова в обсидианы.
Экструзии среди вулканитов этого типа встречаются часто. Они обладают формой куполов, усеченных пирамид, игл. Размеры экструзий различны. Обычно они имеют высоту 50–300 м, в основании постройки в поперечнике достигают 0,5–2,5 км. Иногда от них отделяются потоки. Например, купол Кечелдаг осложняется потоками лав протяженностью 0,5–1,0 км. Кислые вулканические породы участвуют в строении разрезов разных этапов развития земной коры. Исключение составляют лишь платформы и океаны, где они либо не встречаются, либо очень редки. Встречаются в геосинклинально-складчатых поясах от начальных этапов развития геосинклиналей, например, зеленокаменно-измененные кислые вулканиты девонского возраста Урала и Алтая. Значительно большие объемы кислых вулканитов наблюдаются среди отложений орогенных этапов развития складчатых областей. Например, среди девонских пород Центрального Казахстана значительную роль играют краснокаменно-измененные лавы и туфы, образованные в континентальных условиях.
Породы этой группы распространены значительно шире, чем кислые породы вязких магм. В некоторых регионах объемы их очень велики и достигают сотен кубических километров.
Генезис этих образований до сих пор является во многом дискуссионным. Большое сходство по внешнему виду пород с туфами заставляло исследователей долгое время склоняться к их пирокластическому происхождению. В пользу этого предположения свидетельствовали большие поля, сложенные достаточно однородными породами. Считалось, что лавы кислого состава вязкие и неспособны растекаться на большие расстояния. Однако в настоящее время целый ряд новых данных привел к пересмотру этих представлений (Маракушев, 1991). Наиболее распространенным названием этих образований является игнимбрит, которое предложил П. Маршалл в 1935 г., считая эти породы спекшимися туфами. Иногда их называют еще туфолавами.
Свежие игнимбриты часто обладают черным, иногда красно-бурым или темно-серым цветом. Измененные породы отличаются розоватой, редко светло-серой окраской. Характерная особенность игнимбритов – наличие в них лепешек стекла размером 2–4 см (фьямме) с растрепанными краями, залегающими согласно флюидальности (определяются только под микроскопом).
Для этой группы пород характерно наличие значительного количества оскольчатых вкрапленников (в риолитах 35–40, а в дацитах до 50 %). Вкрапленники кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата, биотита, магнетита. Считается, что оскольчатая форма вкрапленников связана с их растаскиванием, а не распылением в воздухе.
Для игнимбритов характерны флюидальные и пепловидные текстуры, постепенно переходящие друг в друга.