Семейство кварц-плагиоклазовых пород с цветными минералами

Семейство представлено плутоническими, жильными и эффу­зивными породами низкощелочного ряда, содержащими 56—65 мас.% SiO₂ и состоящими из плагиоклаза, цветных минера­лов и кварца, который является одним из главных породообразую­щих минералов. К полнокристаллическим интрузивным породам этого семейства относятся кварцевые диориты, а к эффузивным породам — андезиты. Кварцевые диориты и андезиты являются са­мыми распространенными магматическими породами среднего со­става.

Кварцевый диорит

Минеральный состав. Порода состоит на 50-60 об.% из плаги­оклаза; цветные минералы (роговая обманка, биотит, реликты кли-

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

нопироксена) занимают до 20-30% объема породы, количество кварца достигает 5-20 об.%. В качестве второстепенного минерала может присутствовать калинатриевый полевой шпат. Характерные акцессорные минералы: магнетит, апатит, сфен, циркон, ортит.

Плагиоклаз часто зональный, его состав варьирует от Лабрадо­ра (Аn₅₀_₅₅) доандезина-олигоклаза (Аn₃₀). Самый распространен­ный цветной минерал — обыкновенная роговая обманка. Клинопи-роксен (авгит, диопсид) обычно сохраняется лишь в реликтах внутри зерен роговой обманки. Почти всегда содержится то или иное ко­личество биотита. В некоторых разновидностях появляется ортопи-роксен (гиперстен).

При вторичном изменении плагиоклаз замещается соссюрито-вым агрегатом и серицитом. Распределение вторичных минералов подчеркивает зональность плагиоклаза. По клинопироксену разви­вается уралитовая роговая обманка, по амфиболу и биотиту — эпи-дот, хлорит, вторичный магнетит.

Внешний облик. Кварцевые диориты — серые и зеленовато-се­рые породы с массивной, иногда гнейсовидной или пятнистой тек­стурой. Характерно постоянное присутствие более меланократовых мелкозернистых включений разной формы и размеров, сложен­ных породами с обилием игольчатых кристаллов позднего амфибо­ла («игольчатые диориты»). Структура кварцевых диоритов варьи­рует от мелко- до крупнозернистой.

Микроструктура гипидиоморфнозернистая: плагиоклаз идио-морфен по отношению к цветным минералам. Клинопироксен кор­родирован и замещен (нередко полностью) роговой обманкой. Би­отит обычно является более поздним и образует каемки вокруг зерен амфибола, однако иногда наблюдаются и обратные соотно­шения. Кварц и калинатриевый полевой шпат ксеноморфны и за­полняют интерстиции между ранее образованными кристаллами плагиоклаза и цветных минералов.

Условия залегания и распространенность. Кварцевые диориты развиты главным образом в пределах подвижных поясов и прини­мают участие в строении многофазовых интрузивных массивов, сложенных габброидами и гранитоидами. Такие массивы обычно достигают километров или десятков километров в поперечнике. Доля кварцевых диоритов изменчива. В одних интрузивах эти по­роды являются преобладающими, в других составляют не более 5-10% от общего объема плутонов. Обычно кварцевые диориты относятся к одной из ранних интрузивных фаз.

5. Средние породы

Происхождение. Среди кварцевых диоритов широко развиты ги­бридные магматические образования, возникшие в результате сме­шения основных и кислых магм. Часть кварцевых диоритов пред­ставляет собой продукты ранней кристаллизации более кислых магм.

Практическое значение. С интрузивными телами кварцевых ди­оритов пространственно связаны постмагматические месторожде­ния цветных и благородных металлов.

Кварцевый диорит-порфирит, микродиорит

Жильные породы, отвечающие по минеральному и химичес­кому составам кварцевым диоритам, называют кварцевыми диорит-порфиритами и микродиоритами. В породах с порфировой струк­турой вкрапленники представлены плагиоклазом, роговой обманкой, биотитом, редко пироксеном. В основной массе появля­ются мелкие зерна кварца. При преобладании роговой обманки над плагиоклазом жильные породы называют малхитами (кварцсо-держащая разновидность спессартита, см. раздел 5.3).

Андезит

Порода названа по горной цепи Анд в Южной Америке.

Минеральный состав. Андезиты почти всегда обладают порфиро­вой структурой. Среди вкрапленников, часто довольно крупных (до 1-2 см) и составляющих около 20-30% объема породы, преоблада­ют кристаллы плагиоклаза; в меньшем количестве встречаются кли-но- и ортопироксен, иногда роговая обманка, биотит, магнетит. Пропорция между вкрапленниками плагиоклаза и цветных минера­лов обычно равна (2-3): 1. В некоторых андезитах содержатся фено-кристаллы магнезиального оливина (Fo₈₅_₇₀) и единичные зерна кварца, причем те и другие могут наблюдаться в одной породе. Са­мый распространенный акцессорный минерал — апатит образует единичные вкрапленники и мелкие кристаллы в основной массе.

Состав плагиоклаза во вкрапленниках непостоянен и меняется от анортита-битовнита до олигоклаза. Обычно вкрапленники отвечают по составу лабрадору-андезину (Аn_60-40). Характерны зональные фе-нокристаллы как с прямой, так и с обратной зональностью. Неред­ко андезиты содержат вкрапленники плагиоклаза, имеющие разный состав. Фенокристаллы клинопироксена, как правило, представле­ны авгитом, а ортопироксена — гиперстеном, иногда бронзитом.

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Основная масса состоит из микролитов плагиоклаза, пироксе­на (пижонит или гиперстен), магнетита либо титаномагнетита и кис­лого вулканического стекла. При девитрификации стекло превра­щается в тонкозернистый кварц-полевошпатовый агрегат. Микролиты плагиоклаза соответствуют по составу самым внеш­ним зонам вкрапленников. Если зональность прямая, то микро­литы оказываются кислее, чем внутренние части вкрапленников (фенокристаллы - Лабрадор, микролиты — андезин). В случае об­ратной зональности микролиты оказываются более основными, чем ядра вкрапленников (фенокристаллы — андезин, микролиты — андезин-лабрадор или Лабрадор).

В измененных андезитах плагиоклаз замещен соссюритовым агрегатом, карбонатом, эпидотом, серицитом, альбитом, а цвет­ные минералы — актинолитом, хлоритом, магнетитом, эпидотом.

Химический состав. Андезиты содержат от 56 до 62 мас.% SiO₂ и являются излившимися аналогами кварцевых диоритов (а не дио­ритов, как указывалось в старых руководствах и учебниках). Вулкани­ческие породы, содержащие 62—65 мас.% SiO₂, называют андезидаци-тами. Они отличаются более кислым составом плагиоклаза, появлением среди вкрапленников не только роговой обманки, но и би­отита, большей долей кислого стекла в базисе. Специального терми­на для обозначения интрузивных эквивалентов андезидацитов не су­ществует. В принятой нами классификации интрузивные породы низкощелочного ряда, содержащие 62-65 мас.% SiO₂, названы квар­цевыми диоритами. В других классификациях верхний предел крем-некислотности кварцевых диоритов ограничен 62-64 мас.% SiO₂, а интрузивные аналоги андезидацитов называют гранодиоритами.

Хотя андезиты соответствуют по химическому составу кварце­вым диоритам (см. табл. 5.2), минеральный состав вулканических и интрузивных пород обнаруживает важные отличия. В андезитах вкрапленники и микролиты цветных минералов чаще всего пред­ставлены клино- и ортопироксеном, иногда появляется оливин. В кварцевых диоритах главный цветной минерал — роговая обман­ка, к которой обычно добавляется биотит. Клинопироксен обычно сохраняется лишь в реликтах, ортопироксен редок, а оливин вооб­ще отсутствует. Такие же различия сохраняются между андезиба-зальтами и диоритами (см. раздел 5.1).

Содержания многих оксидов в андезитах варьируют в довольно широких пределах, что служит основанием для более детальной классификации этих пород по химическому составу. Так, кроме

5. Средние породы

низкомагнезиальных двупироксеновых андезитов, средний состав которых приведен в таблице 5.2, выделяют магнезиальные андези­ты, содержащие до 10-12 мас.% MgO. В таких породах появляют­ся вкрапленники оливина и бронзита. Железистая разновидность андезитов получила название исландитов (эти породы широко раз­виты в Исландии). По содержанию К₂О андезиты разделяют на низко-, умеренно- и высококалиевые.

Внешний облик. Андезиты — это серые и темно-серые до черных породы, массивные или пористые. Крупные вкрапленники, среди которых преобладают светлые кристаллы плагиоклаза, хорошо вид­ны на фоне афанитовой основной массы. Последняя обычно шеро­ховатая в изломе из-за обилия микролитов. Кроме массивных ан­дезитов, нередко встречаются такситовые лавы, содержащие полосы, линзы и пятна с несколько разным составом и строением.

В андезитах всегда содержатся многочисленные плагиоклаз-пи-роксеновые (амфиболовые) включения изометричной или амебооб-разной формы, достигающие нескольких сантиметров или десятков сантиметров в поперечнике. Эти включения лучше раскристаллизо-ваны, чем вмещающие их андезиты и имеют облик мелкозернистых диоритов.

Рис. 5.1. Частично резорбированные вкрапленники среднего плагиоклаза с характерной сетчатой оторочкой и тонкой внешней каймой основного состава. Николи скрещены, размер вкрапленников около 2 мм

Микроструктура. Под микроскопом порфировая структура ан­дезитов выражена очень отчетливо. Вкрапленники обладают характерными морфологическими особен­ностями. Так, фенокрис-таллы плагиоклаза (<Аn₄₅) часто окружены сетчатой оторочкой, которая образу­ется в результате частично­го растворения плагиоклаза в магматическом расплаве. При этом выносится альби-товая составляющая, и пла­гиоклаз становится более основным. Сетчатая отороч­ка может быть окружена сплошной внешней каймой такого же или еще более ос­новного состава (рис. 5.1).

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Рис. 5.2. Вкрапленники плагиоклаза в андезитах

а — скелетные кристаллы с включениями вулканического стекла; 6 — футлярные кри­сталлы с полой сердцевиной Николи скрещены, размер кристаллов около 1 мм

Кроме резорбированных (частично растворенных) вкраплен­ников, в андезитах можно видеть фенокристаллы плагиоклаза со следами быстрого роста из переохлажденного расплава. При этом внутри фенокристаллов остаются многочисленные включения вул­канического стекла (рис. 5.2, а); появляются футлярные фенокри­сталлы (рис. 5.2, б).

Вкрапленники ортопироксена нередко окаймлены оторочка­ми клинопироксена, возникшими при взаимодействии фенокрис­таллов с расплавом. Роговая обманка может быть окружена непро­зрачной опацитовой каймой, а во многих случаях полностью разложена и представлена агрегатом безводных минералов: кли-но- и ортопироксена, плагиоклаза, магнетита. При этом общий га­битус кристаллов амфибола сохраняется. Вокруг вкрапленников оливина может развиваться ортопироксеновая кайма, а вокруг зе­рен кварца — реакционная корона, состоящая из кислого стекла или продуктов его девитрификации и мелких кристаллов клинопирок­сена (рис. 5.3).

Базис андезитов имеет чаще всего пилотакситовую микрост­руктуру (разновидность интерсертальной), при которой агрегат со­мкнутых микролитов плагиоклаза как бы пропитан вулканичес­ким стеклом. В таких случаях базис андезитов напоминает по

5. Средние породы

строению войлок. При большем содержании стекла основная мас­са приобретает гиалопилитовую микроструктуру.

Рис. 5.3. Частично резорбирован-ные вкрапленники кварца, ок­руженные реакционной клино-пироксеновой каймой. Николи скрещены, размер вкрапленни­ков около 2 мм

Лучше раскристаллизованные включения, свойственные анде­зитам, представляют собой пани-диоморфнозернистый агрегат кристаллов плагиоклаза и цвет­ных минералов, между которыми иногда сохраняются промежутки, заполненные кислым вулканиче­ским стеклом. Доля цветных ми­нералов во включениях выше, чем во вкрапленниках, а плагиоклаз имеет более основной состав, чем фенокристаллы. Цветные мине­ралы чаще всего представлены клино- и ортопироксеном, иногда

появляется оливин. Пироксен может замещаться более поздней роговой обманкой. По валовому химическому составу включения чаще всего соответствуют андезибазальтам (диоритам). Кроме от­носительно крупных включений, хорошо заметных невооружен­ным глазом., в андезитах всегда содержатся мелкие сростки кристал­лов плагиоклаза и пироксена (или только цветных минералов), различимые лишь под микроскопом. В зависимости от принимае­мой генетической модели кристаллические включения в андезитах называют автолитами или диалитами. Автолиты рассматривают как продукты ранней кристаллизации андезитовой магмы, а диали-ты — как результат смешения основных и кислых магм.

Условия залегания и распространенность. Андезиты слагают лаво­вые потоки и вулканокластические накопления, сформированные в наземных или подводных условиях, а также субвулканические ин­трузивные тела. Доля андезитов среди всех вулканических пород, развитых в верхней части земной коры, не превышает 10%, однако в подвижных поясах, расположенных на окраинах континентов и ос­тровных дугах, андезиты являются одной из самых распространенных изверженных пород. Недаром вулканический пояс, окружающий Тихий океан, называют андезитовым кольцом. Потоки андезитов обычно чередуются в разрезе как с базальтами и андезибазальтами,

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

так и с более кислыми лавами и вулканогенно-обломочными поро­дами. Среди андезитов наиболее распространены двупироксеновые (авгит + пижонит или гиперстен) разновидности с относительно низким содержанием MgO, низким или умеренным содержанием К₂О. Роговообманковые андезиты, которые отличаются повышен­ным содержанием К₂О, развиты в меньшем количестве.

Происхождение. Предложено несколько генетических моделей, объясняющих происхождение андезитов: дифференциация базаль­товой магмы, плавление базитов или ультрабазитов в низах зем­ной коры или в верхней мантии, смешение основных и кислых магм. С петрографическими особенностями андезитов лучше все­го согласуются представления о гибридной природе андезитов и их образовании в результате смешения базальтовых расплавов с более кремнекислыми магмами. Гибридный характер андезитов под­тверждается текстурными признаками (такситовые текстуры, посто­янное наличие меланократовых включений), а также разнородным составом вкрапленников, которые первоначально кристаллизова­лись из более основных и более кислых магм.

Андезитовая магма содержит некоторое количество воды, кото­рая выделяется из расплава на малых глубинах. Если для удаления воды нет препятствий, то кристаллизация в условиях низкого дав­ления приводит к образованию безводных минералов (плагиоклаз, пироксен). В богатых водой магмах, которые начинают кристалли­зоваться на большой глубине, появляются ранние вкрапленники ро­говой обманки. Если андезитовая магма затвердевает в виде ин­трузивных тел, то вода постепенно накапливается в остаточном расплаве, что приводит к криеге члизации позднего амфибола, ха­рактерного для кварцевых диоритов.

Практическое значение. С андезитами могут быть связаны разно­образные поствулканические месторождения цветных и благород­ных металлов. Например, в Чили и некоторых других провинциях в толщах андезитов залегают стратиформные месторождения меди.