Семейство полевошпатовых пород с Ca-Mg-Fe-цветными минералами

К семейству относятся полнокристаллические плутонические породы: монцониты и сиениты, в состав которых входят плагиоклаз, калинатриевый полевой шпат и цветные минералы, а также жиль-

5. Средние породы

ные и вулканические породы сходного минерального и химическо­го составов. Вулканические породы представлены трахиандезиба-зальтами и трахитами. Трахиандезибазальты разделяются на кали­евую разновидность — шошонит и натриевую разновидность — муджиерит (редкие породы, содержащие кислый плагиоклаз, так называемые олигоклазовые базальты). Кроме того, к этому же се­мейству принадлежат лампрофиры среднего состава (спессартиты, керсантиты, вогезиты, минетты) — своеобразные жильные поро­ды с обилием цветных минералов.

Монцонит

Название породы дано по горе Монцони в Италии.

Минеральный состав. Главными минералами являются преиму­щественно средний плагиоклаз (Аn_55-30), калинатриевый полевой шпат (ортоклаз или нерешетчатый микроклин), клинопироксен, роговая обманка, биотит. В качестве второстепенного минерала может присутствовать кварц. Самые распространенные акцессор­ные минералы: апатит, магнетит, ильменит, сфен, ортит, циркон. Полевые шпаты слагают 60—70% объема породы, цветные минера­лы — 30—40%. Плагиоклаз и калинатриевый полевой шпат содер­жатся примерно в равных количествах. Пропорции между клино-пироксеном, роговой обманкой и биотитом меняются в широких пределах. Порода промежуточного состава между монцонитом и ди­оритом может быть названа монцодиоритом. Содержание калинат-риевого полевого шпата в монцодиоритах не превышает 10-15 об. %.

Химический состав. Монцонит содержит 53-56 мас.% SiO₂ и от­личается от диорита повышенными содержаниями К₂О и пони­женными содержаниями СаО (см. табл. 5.2), что отражает наличие в породе калинатриевого полевого шпата, уменьшение доли плаги­оклаза и снижение его основности.

Внешний облик. Монцониты — темно-серая порода, часто с ро­зоватым оттенком. Текстура массивная, структура от мелко- до крупнозернистой.

Микроструктура. Наиболее идиоморфными минералами явля­ются плагиоклаз и клинопироксен. Характерно последовательное замещение клинопироксена роговой обманкой и биотитом. К зер­нам цветных минералов часто приурочены вьщеления магнетита и апатита. Калинатриевый полевой шпат заполняет интерстиции между ранее образованными кристаллами или слагает крупные зер-

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

на, в которых заключены мелкие идиоморфные кристаллы плаги­оклаза и цветных минералов. Такая микроструктура получила на­звание монцонитовой.

Условия залегания и распространенность. Монцониты образуют небольшие интрузивы, а также принимают участие в строении круп­ных плутонов, где они ассоциируют как с сиенитами, так и с грани-тоидами.

Происхождение. Монцониты считаются дифференциатами суб­щелочных базитовых магм, а также гибридными образованиями, ко­торые возникают при контаминации (загрязнении) умереннощелоч-ной основной магмы сиалическим материалом континентальной земной коры.

Практическое значение. Монцониты могут сопровождаться пост­магматическими рудами железа, меди, молибдена.

Сиенит

Порода названа по району Сиена в Италии. Термин применял­ся еще Плинием для обозначения красных грубозернистых пород, которые впоследствии оказались амфибол-биотитовыми гранита­ми.

Минеральный состав. Главными минералами сиенитов являют­ся плагиоклаз, состав которого в зональных кристаллах варьирует от андезина (An_35-45) до альбита (Аn₅_₁₀), калинатриевый полевой шпат (ортоклаз- или микроклин-пертит), моноклинный пироксен (титан-авгит, салит), роговая обманка, биотит, в небольшом коли­честве может содержаться кварц (< 5%). Калинатриевый полевой шпат преобладает над плагиоклазом и слагает до 50—80% объема по­роды. Цветное число сиенитов обычно не поднимается выше 10-30. Среди акцессорных минералов встречаются титаномагнетит, иль­менит, апатит, сфен, циркон.

Увеличение доли плагиоклаза и его основности, а также цветно­го числа определяет переход от сиенитов к монцонитам. Если при снижении содержания калинатриевого полевого шпата возрастает количество кварца, то сиениты переходят в кварцевые монцодио-риты, а последние — в кварцевые диориты.

Химический состав. Сиениты содержат 56-62 мас.% SiO₂ и отли­чаются высокими содержаниями Na₂O, K₂O и относительно низки­ми содержаниями CaO, MgO при достаточно высоком уровне кон­центраций А1₂О₃ (см. табл. 5.2). Эти петрохимические особенности

5. Средние породы

отражают преобладание K-Na полевого шпата над плагиоклазом, достаточно кислый состав последнего и небольшое количество цветных минералов.

Внешний облик. Сиениты окрашены в серые или (в зависимос­ти от степени измененности) в розоватые и красные тона. Структу­ра часто крупно- и гигантозернистая. Многие сиениты обладают порфировидной структурой, которая обусловлена присутствием крупных кристаллов калинатриевого полевого шпата. Такие крис­таллы могут достигать десятков сантиметров в длину. В крупных кристаллах полевого шпата содержатся вростки других минералов и нередко отчетливо проявлено зональное строение, подчеркну­тое распределением мелких включений.

Текстура сиенитов массивная или трахитоидная. Последняя выражается в том, что таблитчатые кристаллы калинатриевого полевого шпата имеют субпараллельную плоскостную ориенти­ровку.

Микроструктура преимущественно гипидиоморфнозернистая. Плагиоклаз и клинопироксен, будучи продуктами ранней крис­таллизации, идиоморфны по отношению к калинатриевому поле­вому шпату, амфиболу, биотиту, магнетиту, кварцу. K-Na полевой шпат часто корродирует плагиоклаз; пироксен замещается амфибо­лом, биотит образует реакционные каймы вокруг зерен магнетита. Кварц всегда ксеноморфен и заполняет интерстиции между поле­выми шпатами и цветными минералами. Наличие в крупных выде­лениях калинатриевого полевого шпата мелких кристаллов плаги­оклаза и цветных минералов свидетельствует об одновременном начале роста крупных кристаллов K-Na полевого шпата и мелких зе­рен других минералов и о более позднем завершении кристаллиза­ции полевого шпата.

Условия залегания и распространенность. Сиениты относятся к числу наиболее распространенных интрузивных пород умеренно-щелочного ряда. Они слагают интрузивные тела различных разме­ров, которые тесно связаны во времени и пространстве как с габбро-идами, так и с гранитоидами.

Происхождение. Большая часть сиенитов представляет собой продукты затвердевания коровых магм, обогащенных Na₂O и К₂О. Некоторые тела сиенитов можно рассматривать как дифференци-аты умереннощелочных габброидов. Сиениты также могут возни­кать при контаминации умереннощелочных базитов сиалическим материалом земной коры.

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Практическое значение. С сиенитами связаны позднемагматиче-ские и постмагматические месторождения железа, титана, меди, молибдена и других металлов. Многие сиениты используются как облицовочный материал.

Сиенит-порфир, микросиенит

Жильные породы, отвечающие по минеральному и химичес­кому составам сиениту и обладающие порфировой структурой, на­зывают сиенит-порфирами. Вкрапленники в этих породах представ­лены главным образом калинатриевым полевым шпатом (обычно ортоклазом) и плагиоклазом; в подчиненном количестве могут по­являться клинопироксен, роговая обманка, биотит. Основная мас­са существенно полевошпатовая, обладающая ортофировой или трахитовой микроструктурами (см. ниже). Афировые породы сие­нитового состава, мелкозернистые или афанитовые, называют ми­кросиенитами. Разновидностью микросиенитов является босто-нит — афировая мелкозернистая порода светлого цвета, почти нацело состоящая из лейст щелочного полевого шпата и обладаю­щая трахитоидной микроструктурой.

Шошонит

Название дано по р. Шошон в Йеллоустонском парке, США.

Минеральный состав. Порода обычно обладает порфировой структурой. Вкрапленники образованы плагиоклазом (Аn_70-50), ко­торый иногда окружен каймой K-Na полевого шпата, оливином (Fo_65-75) и клинопироксеном (авгит, титан-авгит, салит). Основная масса состоит из микролитов плагиоклаза, клинопироксена, био­тита, магнетита, апатита, а также лейст и неправильной формы зе­рен K-Na полевого шпата. Иногда сохраняется небольшое количе­ство вулканического стекла.

При минимальном количестве K-Na полевого шпата породу называют трахиандезибазальтом.

Шошониты ассоциируют с близкими по составу вулканически­ми породами, получившими названия абсарокитов (по хр. Абса-рока в США) и банакитов (по индейскому племени банаков). Аб-сарокиты, в отличие от шошонитов, не содержат плагиоклаза во вкрапленниках, фенокристаллы сложены только оливином и кли-нопироксеном. По содержанию кремнезема абсарокиты относятся

5. Средние породы

к умереннощелочным основным породам. Банакиты, наоборот, характеризуются преобладанием полевых шпатов как во вкраплен­никах, так и в базисе. По валовому химическому составу банакиты близки к шошонитам.

Шошониты и трахиандезибазальты связаны постепенными пе­реходами, с одной стороны, с базальтами и андезибазальтами, а с другой, с лейцитовыми тефритами и фонолитами.

Химический состав. Шошониты содержат 53-56 мас.% SiO₂ и яв­ляются излившимися аналогами монцонитов. Для них характерно преобладание К₂О над Na₂O (см. табл. 5.2), что отражает высокое со­держание в породах калиевого полевого шпата.

Внешний облик. Шошониты — порфировые породы, имеющие темную окраску, нередко с фиолетовым оттенком. Часто встреча­ются лавы с пористой текстурой.

Микроструктура. Шошониты обычно содержат много вкрап­ленников (до 25—40% объема породы). Структура основной массы — интерсертальная; нередко базис, обогащенный калинатриевым по­левым шпатом, полностью раскристаллизован и обладает микро-пойкилитовой или сферолитовой структурами.

Условия залегания и распространенность. Шошониты встречают­ся среди лав и пирокластических накоплений, а также слагают не­большие субвулканические тела эффузивного облика. В ассоциации с абсарокитами, банакитами и другими вулканитами, богатыми ка­лием, развиты во внешних зонах интрузивно-вулканических по­ясов на краях континентов и островных дугах.

Происхождение. Шошониты представляют собой дифференци-аты мантийных магм, обогащенных калием. По крайней мере, часть шошонитов несет следы контаминации мантийных расплавов ко-ровым сиалическим материалом.

Практическое значение. Месторождения полезных ископаемых, связанные с шошонитами, неизвестны.

Трахит

Название породы происходит от греческого слова trachys — ше­роховатый (такова поверхность породы в изломе).

Минеральный состав. Во вкрапленниках и основной массе раз­виты плагиоклаз (Аn₃₅_₂₅), калинатриевый полевой шпат (сани­дин, ортоклаз), клинопироксен (авгит, титан-авгит, салит), роговая обманка, обычно обогащенная титаном, железистый биотит. В ба-

Часть II.

Магматические горные породы (петрография)

зисе, кроме того, может содержаться титаномагнетит, небольшое ко­личество вулканического стекла. В количественном отношении преобладает K-Na полевой шпат, слагающий до 80% объема поро­ды. Кварц встречается только как второстепенный минерал (<5%) в основной массе. Характерные акцессорные минералы: апатит, сфен,циркон.

Химический состав. Трахиты содержат 56—62 мас.% SiO, и близ­ки по валовому химическому составу к сиенитам (см. табл. 5.2), из­лившимися аналогами которых они являются. Для тех и других по­род характерны высокие содержания Na₂0 и К₂О, которые отражают преобладание калинатриевого полевого шпата и отно­сительно кислый состав плагиоклаза. Содержания СаО и MgO, на­оборот, понижены вследствие малого количества цветных минера­лов, их высокой железистости, а также низкой основности плагиоклаза.

Содержания Na₂O и К₂О в трахитах соизмеримы. Если трахиты подвергаются эпигенетической альбитизации, то содержание Na₂O возрастает, а количество К₂О уменьшается. В результате возника­ют существенно натриевые альбитовые трахиты, которые получи­ли название кератофиров.

Внешний облик. Трахиты — светло-серые, желтоватые, розо­вые, фиолетовые, красные породы с порфировой или афировой структурой, на свежих сколах шероховаты благодаря обилию мик­ролитов полевого шпата в базисе. Если микролиты имеют достаточ­но крупные размеры, хорошо заметна их линейная и плоскостная ориентировка. Трахиты часто обладают пористой текстурой.

Микроструктура. Основная масса трахитов отличается высокой степенью кристалличности и часто не содержит вулканического стекла. Базис состоит из таблитчатых лейст калинатриевого поле­вого шпата, которые обычно вытянуты по направлению течения лав или вдоль контактов даек и силлов. Такая структура получила на­звание трахитовой. Если мелкие кристаллы калинатрового полево­го шпата имеют изометричные очертания и не обнаруживают ори­ентировки, то микроструктуру называют ортофировой².

Условия залегания и распространенность. Трахиты слагают ла­вовые потоки, которые образуются в ходе наземных и подводных вулканических извержений, а также экструзии и субвулканичес­кие тела. Трахиты ассоциируют как с базальтоидами, так и с кис-

² Палеотипные трахиты ранее называли ортофирами. 234

5. Средние породы

лыми изверженными породами субщелочного ряда. Вместе с си­енитами они принимают участие в строении вулканоплутониче-ских ассоциаций. Относительные и абсолютные объемы трахи­тов невелики, однако в малом количестве они довольно часто встречаются как в подвижных поясах, так и в тектонически ста­бильных блоках.

Происхождение. Трахиты рассматривают как дифференциаты мантийных магм, продукты частичного плавления вещества конти­нентальной земной коры, а также как гибридные образования, воз­никшие в результате смешения мантийного и корового магматиче­ского материала.

Практическое значение. Полезные ископаемые, которые были бы непосредственно связаны с трахитами, не обнаружены.

Лампрофиры среднего состава

К семейству умереннощелочных полевошпатовых пород с Са—Mg—Fe-цветными минералами относятся своеобразные жиль­ные породы, получившие название лампрофиров.

Минеральный состав. Главными породообразующими минера­лами являются роговая обманка, биотит или флогопит, плагиоклаз, калинатриевый полевой шпат. Лампрофиры отличаются от других жильных пород среднего состава обилием цветных минералов, со­держание которых достигает 50 об.%. В лампрофирах с порфировой структурой вкрапленники представлены только амфиболом или темной слюдой, к которым иногда добавляется небольшое количе­ство оливина или клинопироксена. Полевые шпаты принимают участие лишь в строении базиса.

По минеральному составу выделяют четыре разновидности лам­профиров среднего состава:

спессартит (роговая обманка + плагиоклаз);

вогезит (роговая обманка + K-Na полевой шпат);

керсантит (биотит + плагиоклаз);

минетта (биотит-флогопит + K-Na полевой шпат).

Спессартит (по местности Spessart в Германии) — плагиоклаз-амфиболовая порода, количество роговой обманки в которой дости­гает 40-50 об.%. Среди вкрапленников резко преобладает именно роговая обманка в виде крупных хорошо офаненных кристаллов (рис. 5.4). Встречаются редкие вкрапленники клинопироксена. Со­став плагиоклаза в основной массе отвечает лабрадору-андезину.

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Вогезит (по горам Во­гезы во Франции) отлича­ется от спессартита тем, что основная масса, в ко­торую погружены вкрап­ленники роговой обманки, образована не плагиокла­зом, а калинатриевым по­левым шпатом (преимуще­ственно ортоклазом).

Рис. 5.4. Вкрапленники роговой обманки (темное) в спессартите. При одном ни-коле, поле зрения 4x6 мм

Керсантит (по селе­нию Керсантон во Фран­ции) — биотит (флогопит)-плагиоклазовая порода, содержание темной слюды в которой составляет около 30-40 об.%. Плагиоклаз имеет основной или сред­ний состав. Вкрапленники представлены преимущественно слюдой. Идиоморфные кристаллы с характерными шестигранными сечени­ями, параллельными (001), часто обнаруживают зональность. Вну­тренняя часть кристаллов, имеющая светлую желтоватую окраску, окружена темной внешней каймой, содержащей больше железа и титана. Кроме слюды во вкрапленниках встречается клинопи-роксен.

Минетта (старый термин, применявшийся рудокопами Эльза­са во Франции) отличается от керсантита наличием в основной массе не плагиоклаза, a K-Na полевого шпата (ортоклаза). Вкрап­ленники слюды часто более магнезиальны, чем в керсантитах, зо­нальное их строение выражено особенно отчетливо. Имеются фе-нокристаллы клинопироксена, иногда оливина.

Пропорции между амфиболом и слюдой, плагиоклазом и кали­натриевым полевым шпатом в лампрофирах весьма изменчивы, что определяет переходы от одной разновидности к другой. При уве­личении доли полевых шпатов и уменьшении количества цветных минералов спессартиты и керсантиты переходят в диорит-порфи-риты и микродиориты, а вогезиты и минетты — в сиенит-порфиры и микросиениты.

Для всех лампрофиров типичны глубокие эпигенетические из­менения, которые приводят к широкому развитию вторичных ми-

5. Средние породы

нералов: карбонатов, цеолитов, хлорита. Измененные лампрофиры, особенно афировые, трудны для диагностики.

Химический состав. Все разновидности лампрофиров имеют близкий химический состав. Они содержат 53-56 мас.% SiO₂³, а сум­ма Na₂O + К₂О составляет около 6-9 мас.% (см. табл. 5.2), что оп­ределяет принадлежность к средним магматическим породам уме-реннощелочного ряда. Для лампрофиров характерны повышенные содержания MgO и пониженные содержания А1₂О₃, отражающие высокую долю цветных минералов. Особенно богаты магнезией и оксидом калия минетты, которые по химическому и минерально­му составам близки к лампроитам, но отличаются от последних бо­лее низкими содержаниями TiO₂ и отсутствием лейцита.

Эпигенетические изменения лампрофиров обычно не находят заметного отражения в вариациях химического состава, что свиде­тельствует об отсутствии привноса-выноса и изохимическом пе­рераспределении компонентов в субсолидусных условиях.

Внешний облик. Свежие лампрофиры окрашены в темные тона. Невооруженным глазом хорошо различимы многочисленные вкрап­ленники роговой обманки или темной слюды. Лампрофиры обыч­но содержат ксенолиты различных пород, вынесенных в процессе продвижения расплава к поверхности Земли, а также округлые зер­на ксеногенного кварца, которые выделяются на фоне темного афа-нитового базиса. Для лампрофиров характерны глобулярные, или оцеллярные текстуры, связанные с появлением округлых, кап­леобразных обособлений от нескольких миллиметров до 1-3 см в поперечнике, которые состоят из полевых шпатов и практически лишены цветных минералов. Светлые оцелли (глазки) хорошо вид­ны на фоне темного базиса лампрофиров. Иногда в оцеллях содер­жатся миндалины, заполненные карбонатом, эпидотом и другими вторичными минералами. Форма светлых глобуль ясно указывает на то, что они первоначально находились в окружающем расплаве в жидком состоянии (текстура «жидкость в жидкости»).

Микроструктура. Хорошо ограненные вкрапленники роговой обманки или темной слюды погружены в мелкозернистую основную массу, которая представляет собой панидиоморфнозернистый аг­регат цветных минералов и полевых шпатов, в значительной мере замещенных карбонатом и другими вторичными образованиями. Вокруг зерен кварца развиваются реакционные каймы, которые

³ Вогезиты содержат 52—53 мас.% SiO₂-

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

состоят из мелких кристаллов клинопироксена или псевдоморфоз амфибола по пироксену.

Изучая породы под микроскопом, можно убедиться в том, что светлые оцелли (глобули) сложены теми же полевыми шпатами, которые принимают участие в строении базиса лампрофиров. Гра­ница глобулей выражается в исчезновении микролитов цветных минералов. В керсантитах и минеттах листочки слюды часто распо­ложены по касательной к границе глобулей, подчеркивая тем са­мым, что в момент кристаллизации слюды глобули находились в жидком состоянии.

Условия залегания и распространенность. Лампрофиры чаше все­го слагают дайки, тесно связанные во времени и пространстве с крупными интрузивными телами гранитоидного или сиенитоид-ного состава. Мощность даек обычно не превышает 5 м, а протяжен­ность измеряется десятками—сотнями метров, иногда достигая пер­вых километров. Дайки группируются в пояса и поля, в которых, кроме лампрофиров, развиты другие жильные породы основного, среднего и кислого составов (долериты, диорит-порфириты, сиенит-порфиры, гранит-порфиры и др.). При этом лампрофиры, как пра­вило, представляют самые поздние внедрения.

Значительно реже лампрофиры встречаются в виде лавовых по­токов или более крупных интрузивных тел. Примерами могут слу­жить вулканические потоки минетт, описанные в Мексике (данные П.Уоллеса и И.Кармайкла, 1989 г.), или трубообразные интрузив­ные тела плагиоклаз-амфиболовых пород, близких к спессарти-там, известные в Шотландии (данные Д.Боуса и А.Мак-Артура, 1976 г.). Внедрению таких тел, измеряемых сотнями метров в попе­речнике, предшествовали взрывные извержения базальтов и фор­мирование брекчиевых трубок. Вслед за малыми интрузивами бы­ли сформированы более крупные гранитоидные плутоны. Плагиоклаз-амфиболовые породы, слагающие малые интрузивы, получили название аппинитов (по району Аппин в Шотландии).

Самыми распространенными лампрофирами среднего состава являются спессартиты и керсантиты. Минетты встречаются реже, а вогезиты развиты весьма ограничено.

Происхождение. Лампрофиры среднего состава представляют ги­бридные образования, возникшие в результате смешения высоко­магнезиальных основных или ультраосновных мантийных магм с кислыми магмами корового происхождения. Спессартиты, веро­ятнее всего, возникли при контаминации (загрязнении) коровым ве-

5. Средние породы

ществом пикритовых или пикробазальтовых магм, а слюдяные лам-профиры, в первую очередь минетты,— при контаминации магм лампроитового и лейцититового составов. Наличие в лампрофирах зерен кварца подтверждает гибридное происхождение этих пород. Обилие гидроксилсодержащих цветных минералов и глубокие ав-тометасоматические изменения лампрофиров указывают на обога­щение гибридных расплавов водой, которая, вероятно, содержалась как в мантийных магмах, так и в коровом веществе. В частности, ис­точником воды могли служить те остаточные кислые расплавы, ко­торые сохранялись на заключительной стадии затвердевания гра­нитных плутонов и смешивались с инъекциями более глубинной основной магмы. Глобулярную текстуру лампрофиров нередко рас­сматривают как признак ликвации — самопроизвольного разделе­ния магмы на две равновесные жидкие фазы, не смешивающиеся друг с другом. Однако особенности состава и строения светлых гло-булей, а также характер их границ находят более обоснованное объ­яснение с позиций альтернативной модели смешения.

Практическое значение. К. лампрофирам часто приурочены руд­ные тела на постмагматических гидротермальных месторождениях. Особенно тесную пространственную и хронологическую связь с лампрофирами обнаруживают жилы и штокверки на месторожде­ниях золота и полиметаллов.