петрограф. лекц.экз. Лекция Основные понятия петрографии. Эндогенные и экзогенные геологические процессы, приводящие к образованию магматических, метаморфических и осадочных пород. Породообразующие минералы. Общие понятия о магме. Петрография
 Скачать 30.33 Kb.
|
|
Лекция 1. Основные понятия петрографии. Эндогенные и экзогенные геологические процессы, приводящие к образованию магматических, метаморфических и осадочных пород. Породообразующие минералы. Общие понятия о магме. Петрография - наука, изучающая вещественный состав горных пород, то есть их минеральный и химический состав, структуру и текстуру. Горные породы - это минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел. Парагенезисом (греч. «пара» — возле, подле; «генезис» — происхождение) называется совместное нахождение в природе минералов, возникших в результате проявления единого геологического процесса. Эффузивные породы формируются в результате затвердевания жидкой магмы, растекающейся по поверхности Земли. Вследствие очень высоких скоростей остывания расплава, породы обычно плохо расристаллизованы и нередко содержат вулканическое стекло. (базальт). Экструзивными породами называют продукты кристаллизации вязкой магмы, образующей нагромождения возле кратера вулкана или застывшей в подводящем канале. Экзогенные процессы, к которым относятся физическое и химическое выветривание, выпадение веществ из растворов, жизнедеятельность организмов и другие, происходящие вблизи или на земной поверхности, приводят к образованию осадочных пород. При вторичном изменении в твердом состоянии ранее существовавших горных пород образуются метаморфические горные породы. Метаморфические породы возникают в глубоких зонах земной коры путем коренного преобразования ранее возникших магматических или осадочных пород под влиянием температуры, давления и воздействия природных растворов. Если при метаморфизме происходит привнос-вынос химических элементов и изменение химического состава исходной породы, то образуются метасоматиты. Породообразующими называются минералы, слагающие горную породу. Совокупность минералов, образованных при одинаковых температуре и давлении, в результате единого геологического процесса, называется парагенезисом. По генетическому признаку породообразующие минералы разделяются на первичные и вторичные. Первичные непосредственно кристаллизуются из магматического расплава; вторичные образуются на постмагматической стадии развития породы ПРИМЕР:в дуните первичным является оливин, вторичным – серпентин. В габбро первичные минералы представлены клинопироксеном и плагиоклазом, вторичный амфибол замещает пироксен при остывании породы. Первичные породообразующие минералы по количеству в породе делятся на главные, второстепенные, акцессорные и суперакцессорные. Главные содержатся в количестве от 5 до 100% и определяют название породы. Второстепенные минералы составляют от 2 до 20% горной породы Акцессорные 1% от объема породы. например, хромовая шпинель – постоянный акцессорий ультраосновных магматитов. К суперакцессориям относят минералы, содержащиеся в породе в количестве сотых и тысячных долей процента. Примером может служит алмаз в кимберлитах. По химическому составу и цвету в образце главные и второстепенные породообразующие минералы подразделяются на фемические (темноцветные, в их составе значительно содержание железа и магния Fe-Mg) и салические (светлые, богатые кремнием и алюминием Si-Al).\ К фемическим в магматических породах относятся оливины, пироксены, амфиболы, биотит; к салическим – плагиоклазы, калиевые полевые шпаты, кварц и фельдшпатоиды. Магма [греч. магма - месиво, тесто] представляет собою флюидно-силикатный (реже карбонатный, сульфидный или окисный) расплав, образующийся в геологически активных частях земной коры и мантии, и перемещающийся в верхние горизонты земной коры вплоть до излияния на земную поверхность. В результате охлаждения, дифференциации и кристаллизации магмы образуются различные по составу и структуре горные породы магматического происхождения. Природные магматические породы, как правило, более бедны летучими компонентами, которые теряются при охлаждении и кристаллизации магм. Летучие вещества, входящие в состав магм в виде флюидной фазы, называются минерализаторами. Минерализаторы являются химически активными, подвижными веществами и удерживаются в магме только благодаря высокому внешнему давлению. При понижении давления, выделяясь из магмы в процессе извержения, они вызывают взрывы, образование вулканических туч и ливней. В составе минерализаторов главную роль играют пары воды (H2O), углекислый газ (CO2), хлор (Cl-), фтор (F-) и пр. При кристаллизации магматической породы на глубине часть минерализаторов сохраняются в составе породообразующих минералов, например в амфиболах, слюдах и других водосодержащих фазах, но основная их масса выделяется во вмещающие породы. Поэтому состав магматических пород не может полностью соответствовать составу породивших их магматических расплавов. Первичные магмы, попадая в новые термодинамические условия при подъеме в верхние горизонты Земли или извержении на ее поверхность, изменяют свой состав в результате магматической дифференциации. Различаются три основных процесса, которые обуславливают магматическую дифференциацию: кристаллизационная дифференциация, эманационная (или флюидно-магматическая) и взаимодействие с глубинными и/или вмещающими породами (контаминация, ассимиляция). Магматизм относится к числу наиболее масштабных геологических процессов Земли, а также некоторых планет Солнечной системы и их спутников. Со временем масштаб магматических процессов сокращался. Согласно распространенной гипотезе, в ранние стадии планетарной эволюции (первые сотни млн. лет) вся поверхность Земли представляла собой сплошной океан магмы. Со временем наша планета остывала, и на ее поверхности сформировалась первичная кора. В течение раннего докембрия эта кора подверглась практически полной переработке, заместившись геологическими комплексами, многие из которых сохранились в современных континентальных блоках. С позднего протерозоя проявления магматической активности приурочены, главным образом, к границам литосферных плит (зонам спрединга и субдукции) и к областям плюмового магматизма (горячим точкам и крупным внутриплитным магматическим провинциям). Основные объемы расплавов генерируются в толщах мантии (преимущественно сложенных перидотитами, пироксенитами и эклогитами) и нижней коры, в составе которой преобладают гнейсы, амфиболиты и кристаллические сланцы. Глубина, на которой происходит плавление, обычно варьирует от 30 до 100 км, но может достигать 400 км и более. Вещество континентальной коры подвергается плавлению и на меньших глубинах, до 15 км, а в небольших объемах (например, при контактах крупных базитовых интрузивов) – вплоть до поверхности. Природные расплавы также иногда образуются при ударах метеоритов и молний. При застывании таких расплавов получаются экзотические горные породы - импактиты и фульгуриты. В результате плавления изменяется химический, а нередко и минеральный состав исходной породы (протолита). Причиной является избирательный (парциальный) переход в жидкую фазу наиболее легкоплавких компонентов. Например, при парциальном плавлении лерцолита, первым переходит в расплав клинопироксен (диопсид), температура плавления которого составляет 1391˚С, затем ортопироксен (энстатит) – температура плавления 1557˚С. Оливин, преобладающий в породе, редко переходит в расплав, так как его температура плавления составляет 1890˚С. Жидкая фракция (мобилизат) отделяется от твердого остатка (рестита) и устремляется по трещинам и межзерновым границам по направлению уменьшения давления в системе. Мобилизат (расплав) составляет лишь небольшую долю по сравнению с тугоплавким остатком - реститом. Лекция 2. Основные методы петрографических исследований Изучение горных пород в петрографии осуществляется несколькими методами: геологическим и лабораторными-кристаллооптическим, химическим, эксперименталь- ным, изотопно-геохимическим и другими. Геологическийметодявляется основным.При полевых исследованиях проводится визуальная диагностика горных пород,выясняются условия их залегания, их взаимоотно- шения с окружающими породами, проводится детальная документация и опробование– отбор образцов и сколков для лабораторных исследований. Кристаллооптическийметодявляется важнейшим при детальных петрографиче- ских исследованиях.Поляризационный микроскоп позволяет диагностировать минералы, слагающие горную породу, определять структуру горной породы, иногда химический со- став минералов, а также делать дополнительные заключения о процессе образования и вторичных изменениях горной породы. Метод химического анализа дает точное представление о составе горных пород, что имеет существенное значение как при диагностике и классификации горных пород, так и при решении вопросов об их происхождении.Изучением закономерностей химиче- ского состава горных пород занимается наука петрохимия. Исследование нахождения и распределения в горных породах и породообразующих минералах редких и/или рассеян- ных элементов позволило в последние десятилетия выделять среди петрографически од- нотипных пород различные группы, отличающиеся геотектоническими условиями обра- зования.Распределением в породах малых элементов и построением дискриминационных диаграмм занимается наука геохимия. Экспериментальный метод развивается в петрографии двумя путями. Первый путь– путь моделирования, т.е. воспроизведения природного процесса в лабораторных условиях. Например, огромный сдвиг в познаниях о ходе кристаллизации магматических пород произвели эксперименты, которые выполнены в многокомпонентных силикатных системах, близких по составу к составу магм. Второй путь в этом методе– это совершен- ствование и упрощение методик по изучению состава минералов и горных пород: микро- скопический, химический, спектрохимический, рентгеновский и многие другие. Изотопно-геохимические исследования магматических пород в последнее время бурно развиваются вследствие быстрого усовершенствования прецизионных аналитиче- ских методик. Предмет этих исследований— выявление распределения изотопов различ- ных элементов в породах и составляющих их минералах.Изотопно-геохимическое иссле- дование магматического объекта заключается в статистическом анализе результатов опре- деления содержаний тех или иных радиогенных и/или стабильных изотопов в породах и их генетической,сравнительно-петрографической или геохронологической интерпрета- ции. В соответствии с решаемыми задачами выделяют два направления изотопно- геохимических исследований: 1) изотопная геохронология и 2) собственно изотопная гео химия. Лекция 2. Изучение горных пород в петрографии осуществляется несколькими методами: геологическим и лабораторными-кристаллооптическим, химическим, эксперименталь- ным, изотопно-геохимическим и другими. Форма зерен. Степень идиоморфизма минералов: 1 – идиоморфные, 2 – гипидиоморфные, 3 – ксеноморфные. Изометричные– минерал не встречается в шлифе в виде удлиненных сечений.В каждом отдельном сечении зерна минерала размеры близки во всех направлениях. В объеме зерна характеризуются округлой, кубической, неправильной и др. формы. Примером минералов изометричной формы могут быть гранат, пирит, другие минералы кубической сингонии. Удлиненные– одно кристаллографическое направление в минерале развито более двух других. Различают короткостолбчатые, призматические, длиннопризматические, шестоватые,игольчатые, волосовидные формы зерен. Минерал встречается в шлифе в ви- де удлиненных и изометричных сечений, сопоставимых по величине диаметра с шириной удлиненного сечения. Амфиболы, пироксены, турмалин и многие другие минералы харак- теризуются удлиненной формой кристаллов. Уплощенные– два кристаллографических направления развиты значительно более третьего. К ним относятся таблитчатые,пластинчатые,чешуйчатые и другие формы ми- неральных зерен. Минерал встречается в шлифе в виде удлиненных и изометричных сече- ний, сопоставимых по величине диаметра с длиной удлиненного сечения. Чешуйчатые формы кристаллов характерны для слюд, хлоритов и многих других слоистых силикатов; толстотаблитчатые– для полевых шпатов. Степень прозрачности минерала. По степени прозрачности различают прозрач- ные, полупрозрачные и непрозрачные минералы. Именно прозрачные минералы являются предметом изучения в проходящем свете под поляризационным микроскопом. Непрозрачные минералы не пропускают световые лучи, то есть совершенно не просвечивают даже в тонких краях. К ним относятся магнетит, пирит, ильменит и многие другие «рудные» минералые. Полупрозрачные минералы слабо просвечивают в шлифе. К ним относятся гематит, хромовая шпинель и др. Микроскопическое исследование непрозрачных и полупрозрачных минералов про- изводится в отраженном свете и является предметом минераграфии. Магматические горные породы по условиям формирования разделяются на плутонические и вулканические. Плутонические породы образуются при кристаллизации магмы в глубинных условиях (обычно свыше 0,5 км). Вулканические горные породы (вулканиты) образуются при извержении магмы на поверхность. Они обычно не полностью или плохо раскристаллизованы, и, нередко, содержат вулканическое стекло. Выделяют четыре генетических типа вулканитов: . эффузивные–образованные при излиянии жидкой магмы на поверхность и формирующие лавовые потоки и покровы; экструзивные– возникшие при выжимании вязкой магмы и образующие купола и обе лиски; эксплозивные (пирокластические) –продукты взрывных извержений. Подобно лавам, эти породы слагают потоки и покровы; жерловые– породы,застывшие в подводящих каналах вулканических аппаратов. К вулканитам также часто относят субвулканическиепороды, которые слагают близ- поверхностные тела (силлы, дайки, жилы и др.), генетически тесно связанные с вулканическими аппаратами Формы залегания плутонических горных пород Согласные(конкордантные) интрузивные тела, внедрявшиеся между слоями вме- щающих пород(форма таких тел зависит от складчатой структуры вмещающей толщи). Несогласные(дискордантные), то есть те, что прорывают и пересекают слоистые вмещающие породы и имеют форму, не зависящую от структуры окружающих пород. Согласные интрузивныетела Лакколит— это геологическое тело в виде холма, встречаются поодиночке, либо группами. разновидность лакколитов являются бисмалиты, представляющие собой позднюю стадию формирования лакколита. Лополит-согласная,межпластовая интрузия блюдцеобразной формы Силл—интрузивное тело, имеющее форму слоя,контакты которого параллельны слоистости вмещающей толщи. Факоли́т—интрузивное тело, имеющее согласные контакты и двояковыпуклую, линзовидную форму, залегающее обычно в ядрах складок. Этмолит— чашеобразное интрузивное тело с воронкообразным окончанием в ниж- ней части. |