Контрольная работа: Петрография магматических и метаморфических пород

Щелочной базальт - полный эффузивный аналог эссексита.

Тефрит - эффузивный аналог тералита. Похож на базальт с серой, иногда темной до черной, основной массой, тонкозернистой, иногда плотной с вкрапленниками плагиоклаза, пироксена, оливина и реже нефелина или анальцима. Характерна массивная или миндалекаменная текстура. В минеральном составе присутствуют плагиоклаз, моноклинный пироксен, оливин, фельшпатоиды. Могут присутствовать щелочной полевой шпат, амфибол, биотит. Акцессории: апатит, титан-магнетит.

Авгитит - витрофировая порода, в бурой стекловатой массе которой содержатся вкрапленники авгита и магнетита. Иногда в ее состав входят также оливин, нефелин, биотит.

Лимбургит - оливиновый гиаломеланефелинит. порода содержит повышенную концентрацию нефелина и оливина.

Хотя для пород данной группы представители гипабиссальной фации не обособляются, к последним условно относят группу лампрофиров. Эти породы отличаются низким содержанием кремнезема, но высоким содержанием щелочей и алюминия. В минеральном составе породы много биотита, амфиболов, меньше пироксенов. В тех разностях, которые сильно обеднены кремнеземом, присутствуют нефелин, анальцим, лейцит. Вместе с тем, сред лампрофиров выделяют не только щелочные, но также субщелочные и даже нормальные разновидности. Порода полнокристаллическая, состоит из лейкократовых и меланократовых минералов с одинаковой степень идиоморфизма. Часто имеет порфировидное строение. Классификация лампрофиров сложна. Выделяется очень большое количество их разновидностей, из которым рассмотрим лишь некоторые.

Минетта - зеленовато-серый, темно-серый порфировидный лампрофир, содержащий во вкрапленниках биотит. Основным минералом является также калиево-натриевый полевой шпат. Могут присутствовать оливин, авгит, амфибол, реже плагиоклаз. Апатит и магнетит принадлежат к числу акцессориев.

Вогезит - лампрофир, состоящий из калиевого полевого шпата, обычно ортоклаза и амфибола, реже пироксена, авгита. Иногда эта порода содержит плагиоклаз. Во вкрапленниках присутствуют только темноцветные минералы. Общее их количество составляет до 35%.

Камптонит - лампрофир, состоящий из амфибола (баркевикит, керсутит), титан-авгита, оливина и/или биотита. В основной массе присутствуют лабрадор, амфибол, пироксен с подчиненным количеством щелочного полевого шпата и фельдшпатоидов. В состав могут входить щелочные полевые шпаты, фельдшпатоиды, апатит, рудные минералы, кальцит, цеолиты.

Мончикит - лампрофир, содержащий во вкрапленниках оливин, пироксен (авгит, титан-авгит), биотит и/или амфибол (баркевитит, керсутит). В кристаллической основной массе присутствуют анальцим, амфибол, пироксен, биотит, апатит, редко нефелин, содалит, канкринит, лейцит, гаюин.

2. ПЕТРОГРАФИЯ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД

.1 Факторы и типы метаморфизма

Процессы метаморфизма пользуются широким распространением в земной коре. Хотя они концентрируются в зонах активного контакта литосферных плит, чаще всего с режимом сжатия или сдвига, их проявление фиксируется также в пределах платформенных областей, испытывающих погружение, сопровождающееся накоплением большой массы осадочного материала. Метаморфизм - это разнообразные эндогенные процессы, с которыми связаны те или иные изменения горных пород в их структуре, минеральном и химическом составе, которые протекают в условиях, отличных от первоначальных условий формирования изменяемых пород. Следует отметить, что подверженными метаморфизму могут оказаться как осадочные (чаще всего), так и магматические породы. Более того, неисключен и повторный или даже многократный метаморфизм ранее уже метаморфизованных геологических образований. В процессы метаморфизма, тем не менее, не входят выветривание, цементация, диа-, ката- и метагенез осадочных пород, процессы плавления. Наиболее принципиальным является проведение разграничения между осадочным процессом и метаморфизмом. Для этого выбран такой критерий как появление аутигенного мусковита. Его присутствие в породе является характерным признаком инициации метаморфических процессов. Процессы метаморфизма могут протекать без привноса вещества (достаточно редко) или с его привносом и обменом с окружающими геологическими комплексами. Это наиболее распространенный случай. Иными словами, проведение четких разграничений между изохимическим и аллохимическим метафорфизмом не вполне оправданно, хотя следует отличать аллхохимический метаморфизм от метасоматоза, где обмен веществом протекает быстрее и в большем объеме.

Основными факторами метаморфизма являются температура, давление, а также некоторые специфические внешние воздействия. Наиболее эффективным фактором является температура. При разогреве исходных пород от 90 до 13000С начинается протекание реакций, в результате которых происходят структурные, а затем и минеральные преобразования породы. Безусловно, их степень зависит от величины разогрева. Однако существенным катализатором реакций является вода. Ее роль в метаморфизме особенно выше для осадочных комплексов, т.к. они изначально содержат воду в той или иной форме. Давление (гидростатическое или стрессовое) также способствует глубоким преобразованиям пород. Прежде всего, оно нарушает их структуру и текстуру, однако способно привести и к минеральному перерождению. Следует учитывать, что при увеличении давления, особенно в зонах подвижек по сдвиговым шовным зонам, происходит одновременный рост температуры. К числу других факторов следует относить падение метеоритов. В результате бомбардировки исходной породы происходят ее глубокие преобразования, хотя их механизм и природа остается до сих пор неясной. Например, детальное изучение пород непосредственно ниже огромного кратера Чиксклаб, образовавшегося в результате метеоритного удара 65,5 млн лет назад, показало, что многие слои пород, в т.ч. осадочные, практически не несут следов изменения, вызванных ударом и гигантским взрывом с созданием огромных давлений и выделением гигантских объемов энергии. Следует также отметить, что метаморфизм горных пород практически всегда сопровождается деформацией. Более того, нередко именно исходная деформация (например, в режиме коллизии или вдоль зоны субдукции) и является причиной проявления метаморфизма. В большинстве случаев на протекание метаморфических процессов воздействие оказывают одновременно и температуры, и давления, и химизм среды. Т.к. температуры распределяются в толще земной коры закономерно относительно глубину (эта закономерность определяется температурным градиентом). То же самое справедливо и для давлений. В этой связи выделяют три основных категории метаморфических процессов:

метаморфизм низших стадий: давление 0-6 кбар, температура 0-4000С, глубина 0-20 км,

метаморфизм высоких стадий: давление 0-12 кбар, температура 470-10000С, глубина 0-40 км.

В зависимости от факторов и причин метаморфизма выделяется несколько его типов:

автометаморфизм (изменение вмещающих пород под действием расплавов, которые в них и из них образуются, с одновременным изменением заново кристаллизующиеся породы из самих расплавов),

контактовый метаморфизм (изменение вмещающих пород на контактах с интрузиями, равно как и самих этих контактов и внутренних частей интрузивов),

динамометаморфизм (изменение пород в результате одностороннего стрессового давления, которое возникает, как правило, в плоскостях смещения крупных шовных зон с латеральными перемещениями соседних блоков),

импактный (ударный, шоковый) метаморфизм (изменение коренных пород в результате метеоритных ударов).

региональный метаморфизм (в той или иной степени глубокое преобразование комплексов пород в обстановке общерегиональной деформации в орогенных зонах) (Рис. 14),

Рисунок 14 - Изменение пелитовых пород при региональном метаморфизме

метасоматоз (различной степени преобразование исходных пород при существенном переносе вещества, которое, как правило, осуществляется за счет флюидов; в последнее время этот тип метаморфизма стали связывать с зонами океанического дна и режимом раздвига литосферных плит),

метаморфизм захоронения (преобразование осадочных толщ на платформах при значительном погружении и быстром накоплении более молодых толщ под действием веса последних),

метаморфизм высоких и ультравысоких давлений (преобразование горных пород в зонах субдукции при погружении одной литосферной плиты под другую и затягивании комплексов пород в зону контакта),

ультраметаморфизм (исключительно глубокое преобразование первичных пород с инициацией плавления и пропитыванием породы образующимся расплавом).

Долгое время контактовый метаморфизм противопоставлялся динамометаморфизму как реализующийся за счет выделения тепла интрузиями в противовес давлению. Однако самыми новейшими исследованиями установлено, что максимальная температура контактового метаморфизма существенно меньше температуры интрузии. Только непосредственно на самом контакте расплава и вмещающей породы может быть достигнута температура, соответствующая половине разности температуры интрузии и температуры окружающей среды плюс последняя. Следовательно, иные процессы, а не только кондуктивное уравновешивание может объяснить широкие ореолы вокруг интрузий. Речь может идти, например, о потоке латентного тепла горения и т.д. Проблема объяснения широких контактовых ореолов может решаться аналитически путем т.н. моделирования реалистических интрузий.

2.2 Минеральный состав, текстуры и структуры метаморфических пород

Минеральный состав метаморфических пород определяется исходным составом изменяемых пород, привносом/выносом вещества, а также степенью и типом метаморфизма. Главными породообразующими минералами метаморфических пород являются полевые шпаты, кварц, слюды (биотит и мусковит), амфиболы, пироксены (гиперстен, диопсид, авгит), оливин, кальцит, доломит, серпентин, хлорит, актинолит, серицит, гранат, дистен, андалузит, силлиманит, ставролит, кордиерит, везувиан, волластонит, глаукофан. Надо также учитывать, что в число основных минералов могут попасть любые минералы, которые в большом количестве содержались в исходной породе и по каким-либо причинам не были уничтожены.

Текстуры и структуры метаморфических пород определяются текстурами и структурами исходной породы, характером метаморфизма и происходящих минеральных преобразований. Например, кристаллический сланец и даже гнейс может наследовать слоистый характер осадочной породы, за счет которой он сформировался. Среди основных типов текстур выделяют:

массивные (однородное распределение минералов),

пятнистые (неравномерное распределение минералов),

полосчатые (послойное, полосчатое распределение минералов),

сланцеватые (параллельная или субпараллельная ориентация пластинчатых и чешуйчатых минералов).

Среди сланцеватых текстур различают также несколько подтипов: параллельно-сланцеватые, волнисто-сланцеватые, линейные, очковые (линзовидные, гнейсовидные).

Из текстурных, а, точнее сказать, структурно-геологических признаков метаморфических пород следует отметить кливаж.

Структуры всех метаморфических пород можно охарактеризовать как кристаллобластовые. Они определяются кристаллизацией в твердом состоянии. При этом такие структуры не могут отражать порядок кристаллизации как в магматических породах. Кристаллобластовые структуры также характеризуются участием и деформацией или коррозией минералов первичной породы. Рол отдельных минералов в структуре метаморфических пород описывается т.н. кристаллобластическим рядом Тернера. Согласно ему, все минералы объединяются в группы в зависимости от того, насколько их зернам свойственна идибластность. Наибольшей идиобластностью обладают рутил, сфен и магнетит, чуть меньшей - турмалин, дистен, ставролит и гранат, а наибольшая ксенобластность свойственна скаполиту, кордиериту, полевым шпатом и, особенно, кварцу.

Структуры метаморфических пород подразделяются на три категории: кристаллобластовые (грано-, лепидо-, нематобластовые, пойкило-, смешанные), катакластические (брекчиевидная, цементная, милонитовая) и реликтовые (бластопорфировая, бластогранитовая, бластопсаммитовая и т.п.). Гранобластовая структура характеризуется тем, что все ксенобласты в агрегате или в породе более или менее изометричны. Отличается от гомеобластовой непостоянством размера примыкающих друг к другу зерен. Очертания последних могут быть округлыми, полиэдрическими, зубчатыми. Игольчатые и чешуйчатые минеральные зерна в породе отсутствуют или составляют несущественную часть породы. Для лепидобластовой структуры свойственно то, что все образующие минеральный агрегат кристаллобласты имеют пластинчатую, чешуйчатую, или листоватую форму. Термин может быть использован при любой ориентировке породообразующих минеральных пластин. Нематобластовая структура отличается тем, что все образующие минеральный агрегат кристаллобласты, обычно представленные амфиболами, имеют форму удлиненных призм. Термин может быть использован при любой ориентировке последних. Пойкилобластовая структура - весь агрегат сложен крупными ксенобластами одного минерала с более или менее распределенными включениями идиобластов другого минерала. При этом пойкилобласты выделяются своими размерами или выдержанными формами. Брекчиевидная структура характеризует начальную стадию дробления породы. Цементная структура отражает более глубокое дробление. Милонитовая структура свойственна для пород тонкоперетертых, в которых минералы имеют субпараллельную ориентировку. Бластопорфировая структура свойственна для пород, частично измененных метаморфизмом, но сохранившим свою реликтовую порфировую структуру. Бластогранитовая структура в огнейсованной или рассланцованной породе устанавливается по распознаваемой реликтовой гипидиоморфной структуре, тогда как комплекс новообразованных минералов близок по составу к граниту. Бластопсаммитовая структура - перекристаллизованная в процессе метаморфизма псаммитовая структура, обычно распознаваемая по частично сохранившимся минеральным зернам или их очертаниям, определяемым по закономерностям распределения пылевидных включений в цементе и в измененных обломках.

2.3 Классификация и основные типы метаморфических пород

Наиболее логичным представляется провести классификацию метаморфических пород отдельно для каждого из типов метаморфизма, перечисленных выше. К сожалению, реализовать этот принцип полностью невозможно, т.к., как уже говорилось, состав метаморфических пород находится в сильной зависимости от исходного состава подвергшихся изменению геологических комплексов. В этой связи остается рассмотреть эмпирически выделяемые метаморфические породы, а затем связать их с определенным типом и фацией метаморфизма и исходным составом.

Кристаллический сланец (Рис. 15) - порода с полнокристаллической структурой, слагаемая либо только темноцветными минералами, либо темноцветными минералами и полевыми шпатами, либо темноцветными минералами и кварцем.

Рисунок 15 - Кристаллический сланец

Филлит - плотная серая и темно-серая с шелковистым блеском порода, состоящая из кварца, серицита, иногда с примесью хлорита, биотита и альбита. В зарубежных классификациях филлит рассматривается как промежуточная порода между двумя генерациями кристаллических сланцев. Ее формирование связано с преобразованием глинистых сланцев.

Амфиболит - порода, состоящая из амфибола, плагиоклаза и минералов-примесей. Текстуры массивные и сланцеватые, структуры - нематобластовые, гранобластовые. Состав амфиболов колеблется в широких пределах, плагиоклаз чаще всего соответствует андезину. Образование амфиболитов происходит чаще всего за счет изменения основных и ультраосновных магматических пород и мергелистых осадочных пород.

Гнейс - относительно крупнозернистая порода, состоящая из кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклаза и цветных минералов. Содержание полевых шпатов более 20%. Отчетливо выражена параллельно-сланцеватая, часто полосчатая текстура, преобладают гранобластовые и порфиробластовые структуры. Гнейсы могут формироваться как за счет глубокого изменения осадочных, так и магматических пород, включая граниты.

Мигматит - полиметаморфическая порода, в которой макроскопически устанавливаются две части: более древний субстрат, имеющий состав и структуру различных метаморфических пород, и новообразованный жильный материал, чаще всего гранитного, аплитового, пегматитового состава и структуры, реже диоритового, сиенитового и габбрового состава.

Гранулит (Рис. 16) - мелко- и среднезернистая порода, существенно полевошпатовая, с кварцем или без него. Темноцветные минералы обычно не содержат гидроксильной группы. Наиболее характерен среди них гранат. Структура гранобластовая, текстура гнейсовидная. массивная.

Роговики - порода ореолов, которая состоит из кварца, слюд, полевых шпатов, граната, андалузита, силлиманита, реже амфибола, пироксена и других минералов. Обладает массивными, иногда пятнистыми текстурами. раковистым изломом и своеобразными гранобластовыми (роговиковыми) структурами.