Семейства кислых и ультракислых кварц-двуполевошпатовых пород

К данным семействам относятся самые распространенные кис­лые плутонические породы низкощелочного ряда: граниты, ада-меллиты, гранодиориты, лейкограниты, а также жильные и вулка­нические эквиваленты этих пород, в том числе риолиты, риодациты и дациты.

Гранит

Термин «гранит» отражает зернистое сложение породы, хорошо заметное невооруженным глазом (лат. granum — зерно). В древно-

6. Кислые и ультракислые породы

сти этим словом называли любые крупнозернистые магматичес­кие породы. В современной геологической литературе к гранитам нередко относят все интрузивные породы кислого состава. При пе­трографических описаниях термин «гранит» употребляют в более уз­ком смысле. Вслед за Г.Розенбушем им обозначают лишь один вид полнокристаллических пород, состоящих из плагиоклаза, калина-триевого полевого шпата, кварца, слюды. Кислые интрузивные по­роды иного состава следует называть гранитоидами (породами, по­хожими на гранит).

Минеральный состав. Гранит состоит примерно из равных коли­честв кислого плагиоклаза (Аn_30-10), калинатриевого полевого шпа­та (ортоклаза или микроклина), кварца и 5-10 об.% биотита. Ран­няя генерация плагиоклаза может отвечать по составу андезину (Аn₄₅_₃₀). Калинатриевый полевой шпат содержит 10-30 мол.% альбитового компонента, что определяет относительно небольшое количество пертитовых вростков.

По набору второстепенных и акцессорных минералов выделя­ют два типа гранитов. Один из них содержит магнетит и отличает­ся пониженной железистостью биотита, другой практически ли­шен магнетита, а среди минералов группы оксидов железа главную роль играет ильменит. Отсутствие магнетита компенсируется уве­личением железистости биотита. В безмагнетитовых гранитах час­то появляются высокоглиноземистые минералы: фанат, кордиерит, силлиманит как в виде ксеногенных зерен, так и кристаллов, кото­рые выделились из магматического расплава. Во всех гранитах в ви­де акцессорных минералов встречаются апатит и циркон.

Кроме биотитовых гранитов, среди безмагнетитовых интрузив­ных пород широко распространены двуслюдяные граниты, которые содержат в соизмеримых количествах биотит и мусковит. Светлая слюда обычно метасоматически замещает биотит в уже затвер­девшей породе, но на достаточно большой глубине мусковит мо­жет быть позднемагматическим минералом — продуктом крис­таллизации остаточного расплава, насыщенного водой. Двуслюдяные граниты содержат более кислый плагиоклаз (Аn₂₀_₁₀) и как правило, богаче кварцем по сравнению с биотитовыми гра­нитами.

Химический состав. Биотитовые граниты содержат 71-74 мас.% SiO₂ при суммарном количестве Na₂O + К₂О, равном 6-8 мас.%. В двуслюдяных гранитах содержание SiO₂ обычно не опускается ниже 72-73 мас.%, и по этому признаку многие из них относятся

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

к ультракислым лейкогранитам (SiO₂ > 74 мас.%). Увеличение доли слюд, особенно мусковита приводит к пересыщению пород глино­земом и снижению отношения (Na + K)/Al. Безмагнетитовые гра­ниты выделяются пониженным отношением Fe₂O₃/FeO (табл. 6.3).

Внешний облик. Граниты представляют собой полнокристал­лические породы светло-серого, розовато-серого, красного цвета с хорошо различимыми кристаллами кварца, плагиоклаза, кали­натриевого полевого шпата, слюды. Красноватые оттенки связаны главным образом с пелитизацией калинатриевого полевого шпата. Структура варьирует от мелко- до крупнозернистой. Широко рас­пространены порфировидные граниты с таблитчатыми кристалла­ми или округлыми выделениями калинатриевого полевого шпата, достигающими нескольких сантиметров в поперечнике. Нередко крупные кристаллы полевого шпата обнаруживают субпараллель­ную ориентировку, которая придает породе гнейсовидный, трахи-тоидный облик. В гранитах встречаются шлиры и обособления не­правильной формы, обогащенные биотитом.

Микроструктура гранитов гипидиоморфнозернистая. Плагиок­лаз первой генерации (олигоклаз или андезин-олигоклаз) образует относительно идиоморфные кристаллы. Плагиоклаз второй генера­ции (олигоклаз и олигоклаз-альбит), кварц, калинатревый поле­вой шпат, биотит, магматический мусковит обладают примерно равным идиоморфизмом, что указывает на почти одновременную кристаллизацию всех минералов.

В порфировидных гранитах обособляются две структурные груп­пы породообразующих минералов, которые отличаются размерами и составом. Крупные ранние кристаллы представлены олигоклаз-ан-дезином, калинатриевым полевым шпатом с относительно высо­кой долей альбита, редкими округлыми зернами кварца. Поздние мелкие зерна полевых шпатов и кварца вместе со слюдой заполня­ют промежутки между ранее образованными кристаллами. Позд­ний плагиоклаз отвечает по составу олигоклазу-альбиту, калинатри-евый полевой шпат обеднен альбитом, биотит отличается повышенной железистостью. Все минералы, относящиеся к одной структурной группе, кристаллизовались одновременно или почти од­новременно.

Крупные выделения калинатриевого полевого шпата, вероятно, начинают расти на раннем этапе кристаллизации, однако завер­шают свое формирование после того, как возникли кристалличес­кие фазы поздней структурной группы. На это указывают многочис-

Таблица 6.3. Средний химический состав кислых и ультракислых магматических пород, по О.А.Богатикову и др., 1987 г. и другим авторам

мае.

 

Ок-		I	-1изкощелочной ряд			Умереннощелочной ряд
сид	l
SiO2	67.0	73.4	66.9	67.1	72.1	77.0	75.8	71.8	72.2	75.3	74.7	69.9	75.6	75.1	72.4	70.7	75.2
ТЮ2	0.4	0.3	0.6	0.6	0.3	0.1	0.3	0.1	0.1	0.1	0.1	0.5	0.1	0.2	0.3	0.4	0.2
А1,О,	16.9	15.1	15.8	17.3	14.9	13.2	13.2	16.6	17.2	13.2	14.1	13.1	12.9	13.3	12.7	11.2	11.6
Fe,O3	1.8	0.7	1.3	1.7	0.8	0.4	0.7	0.8	0.3	0.9	0.7	1.8	0.8	0.6	2.2	3.2	1.4
FeO	2.6	1.3	2.2	2.1	1.5	0.5	0.7	0.9	0.4	1.1	0.9	3.4	1.4	1.1	1.7	2.9	1.4
MnO	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.2	0.1	<0.1	0.1	<0.1	0.1	0.2	0.2	0.1
MgO	1.5	0.5	2.2	1.4	1.1	0.4	0.4	0.4	0.2	0.1	0.1	0.3	0.1	0.3	0.3	0.3	0.2
CaO	3.9	2.1	3.3	3.2	1.9	0.5	1.1	0.8	0.3	0.4	1.1	1.5	0.6	0.8	0.6	0.8	0.3
Na2O	3.8	4.9	4.1	4.1	3.1	3.6	3.6	3.8	5.2	4.1	4.5	3.3	3.8	3.9	5.2	6.1	5.1
КО	2.1	1.7	3.5	2.6	4.3	4 2	4 3	4 7	3 8	4.8	4.1	5.3	4.7	4.6	4.4	4.3	4.5
PA	0.2	0.2	0.2	0.2	0.1	0.1	0.1	0.1	0.3	0.1	<0.1	0.2	0.2	0.2	0.2	0.1	0.1

/ -' I \ I I I 1 I II J

Примечание. 1— тоналит, 2 — плагиогранит, 3 — гранодиорит, 4 — дацит, 5 — биотитовый гранит, 6 — лейкогранит, 7 -риолит, 8 — микроклин-альбитовый гранит, 9 — онгонит, 10 — микроклин-альбитовый лейкогранит, 11 — онгориолит. 12 -гранит рапакиви, 13 — аляскит, 14 — трахириолит, 15 — щелочной микроклин-альбитовый гранит, 16 — пантеллерит, 17 — комендит

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

ленные мелкие вростки плагиоклаза, кварца, биотита, которые со­храняются в крупных кристаллах калинатриевого полевого шпата, особенно в их краевых частях. Подобные соотношения подтверж­дают экспериментальные данные о высокой скорости роста кали­натриевого полевого шпата из гранитного расплава, а также свиде­тельствуют о возможности собирательной перекристаллизации ниже температуры солидуса.

Условия залегания и распространенность. Граниты являются весь­ма распространенными интрузивными породами кислого состава, которые формируются на средних и поздних этапах развития докем-брийских и фанерозойских подвижных поясов. Во многих провин­циях сложенные гранитами тела группируются в плутонические по­яса протяженностью в сотни и тысячи километров (Прибайкалье, Калба, восточный склон Урала, Тянь-Шань, Центральная и Запад­ная Европа, Юго-Восточная Азия, Восточная Австралия). Форма гранитных интрузивов разнообразна. Как показывают геофизичес­кие данные, многие из них, занимая площади в сотни и тысячи ква­дратных километров, имеют ограниченную вертикальную мощность и представляют собой пластообразные залежи мощностью не более 2-5 км.

Происхождение. Гранитные магмы образуются в результате ча­стичного плавления кварц-полевошпатовых пород в глубинах кон­тинентальной земной коры. Исходным субстратом могут служить как ранее образованные гранитоиды, так и метаморфизованные осадочные породы, превращенные в парагнейсы.

Практическое значение. Среди биотитовых и двуслюдяных гра­нитов залегают тела слюдяных, керамических и редкометальных пегматитов, которые могут иметь промышленное значение. Сами граниты используются как строительный и облицовочный мате­риал.

Гранодиорит

Название породы указывает на ее промежуточное положение между диоритом и гранитом.

Минеральный состав. Среди главных минералов преобладает средний плагиоклаз (Аn_50-30), слагающий 40-60% объема породы. В зональных кристаллах плагиоклаза внутренние зоны могут отве­чать по составу Лабрадору (Аn₆₀_₅₀), а внешние зоны — олигоклазу или альбиту-олигоклазу (Аn_30-10). Кроме плагиоклаза, присутству-

6. Кислые и ультракислые породы

ют кварц, калинатриевый полевой шпат (ортоклаз или микроклин) и цветные минералы (роговая обманка и биотит) примерно в рав­ных количествах. Иногда в роговой обманке сохраняются реликты клинопироксена. Некоторые гранодиориты содержат небольшое количество гиперстена¹. Характерные акцессорные минералы: маг­нетит, ильменит, сфен, апатит, ортит, циркон. Вторичные измене­ния сводятся к замещению плагиоклаза агрегатом соссюрита, эпи-дотом, альбитом, серицитом; цветные минералы замещаются хлоритом, эпидотом, карбонатом.

Химический состав. Гранодиориты содержат 65-68 мас.% SiO₂ и отличаются от гранита повышенными содержаниями CaO, MgO, FeO (см. табл. 6.3), что отражает увеличение доли плагиоклаза по­вышенной основности и цветных минералов.

Внешний облик. Гранодиориты — серые полнокристалличес­кие породы, от крупно- до мелкозернистых, равномернозернис-тые или слабо порфировидные, текстура обычно массивная. В сред­не- и крупнозернистых гранодиоритах хорошо различимы кристаллы полевых шпатов, кварца, цветных минералов. Многие гранодиориты содержат мелкозернистые меланократовые включе­ния округлой или неправильной формы, состоящие из плагиокла­за, цветных минералов и небольшого количества кварца. Доля цвет­ных минералов и основность плагиоклаза во включениях выше, чем в окружающей породе. Меланократовые включения соответст­вуют по составу кварцевому диориту — габбро-диориту. Размер включений варьирует от долей сантиметра до десятков сантиметров в поперечнике.

Микроструктура гипидиоморфнозернистая. Хорошо ограненные кристаллы раннего плагиоклаза, а иногда и роговой обманки, ко­торые в порфировидных гранодиоритах выделяются более круп­ными размерами, цементируются аллотриоморфнозернистым агре­гатом позднего плагиоклаза, кварца, калинатриевого полевого шпата, биотита. В крупных зернах калинатриевого полевого шпа­та нередко можно видеть вростки мелких кристаллов плагиоклаза и амфибола.

¹ Кислые плутонические породы известково-щелочного ряда, состоящие из кварца, плагиоклаза, K-Na полевого шпата и гиперстена, называются чарнокитами (Чарнок — английский губернатор Индии, основатель г. Калькутта, где ему постав­лен памятник, постамент которого сделан из чарнокита). Чарнокиты широко раз­виты среди метаморфических пород докембрия. Гиперстенсодержащие гранитоиды фанерозойского возраста иногда называют чарнокитоидами.

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Условия залегания и распространенность. Гранодиориты относят­ся к числу распространенных интрузивных пород кислого состава. Они слагают крупные плутоны и формируются главным образом на средних и поздних этапах развития подвижных поясов. Гранодио­риты сопряжены в пространстве и времени как с менее кремне­кислыми кварцевыми диоритами, так и с более кремнекислыми адамеллитами и гранитами.

Происхождение. Магмы гранодиоритового состава зарождают­ся в результате частичного плавления магматогенных и осадочных пород в глубинах земной коры. Гранодиориты, содержащие мела-нократовые включения, контаминированы (загрязнены) более ос­новным магматическим материалом.

Практическое значение. Гранодиориты сопровождаются желез­ным, медным, медно-молибденовым, полиметаллическим, золото-серебряным оруденением; порода используется как строительный материал для производства щебня и иных целей.

Адамеллит

Полнокристаллическая интрузивная порода, названная по го­ре Адамелло в Италии, занимает промежуточное положение по со­ставу между гранодиоритом и гранитом. Адамеллиты содержат 68-71 мас.% SiO₂ и состоят из среднего плагиоклаза (An_40-30), K-Na полевого шпата, кварца, роговой обманки и биотита. Нередко ада­меллиты называют биотит-роговообманковыми гранитами. Гранит­ные породы с 68-71 мас.% SiO₂, не содержащие роговой обманки и богатые темной слюдой, могут быть названы биотитовыми мела-ногранитами. В классификации Петрографического комитета Рос­сии адамеллиты как самостоятельный вид кислых интрузивных по­род не вьщеляются и рассматриваются как разновидность фанитов.

Лейкогранит

Минеральный состав. Главные породообразующие минералы представлены только кварцем и полевыми шпатами, причем по сравнению с биотитовыми фанитами доля плагиоклаза несколько уменьшается, а относительные количества кварца и калинатриево-го полевого шпата, наоборот, возрастают. Биотит присутствует только как второстепенный минерал; его содержание не превыша­ет 5 об.% и часто составляет ~1 об.%. В лейкофанитах часто содер-

6. Кислые и ультракислые породы

жится мусковит. Плагиоклаз отвечает по составу олигоклазу и оли-гоклаз-альбиту (Аn_30-10), калинатриевый полевой шпат содержит 20-30 мол.% альбитового компонента. По сравнению с гранитами возрастает количество и разнообразие акцессорных минералов, среди которых часто встречаются турмалин, флюорит, топаз и руд­ные минералы, образованные на постмагматическом этапе.

Химический состав. Лейкограниты являются ультракислыми плутоническими породами низкощелочного ряда. Содержание кремнезема в них превышает 74 мас.%, а содержания TiO₂, FeO, Fe₂O₃, MnO, MgO, CaO минимальны (см. табл. 6.3). Суммарное содержание Na₂O + К₂О, равное 7-8 мас.%, остается примерно та­ким же, как в биотитовых гранитах, а иногда даже понижается.

Внешний облик. Лейкограниты окрашены в светлые розовато-се­рые тона. Структура варьирует от крупно- до мелкозернистой; встречаются как равномернозернистые, так и порфировидные по­роды; текстура массивная.

Микроструктура равномернозернистых лейкогранитов харак­теризуется примерно одинаковой степенью идиоморфизма всех главных минералов, что указывает на одновременную их кристал­лизацию. В порфировидных лейкогранитах так же, как и в грани­тах, выделяются две структурные группы (генерации) минералов, которые отличаются размерами зерен, составом полевых шпатов и биотита (см. выше).

Условия залегания и распространенность. Лейкограниты слагают обособленные интрузивные тела, которые имеют форму как плас­товых залежей с ограниченной вертикальной протяженностью, так и более мощных штокообразных интрузивов. Последние выделяют­ся локальными отрицательными аномалиями силы тяжести. Часто лейкограниты пространственно сопряжены с массивами более древ­них гранитов и гранитоидов, которым они значительно уступают по объему или по крайней мере по площади выходов. Самые крупные лейкогранитовые интрузивы не превышают 10-20 км в попереч­нике.

Происхождение. Небольшие силлы и дайки мелкозернистых лейкогранитов, которые встречаются в любых гранитных и грани-тоидных массивах, представляют собой продукты затвердевания остаточных расплавов, которые обособляются на заключительной стадии кристаллизации. Крупные объемы ультракислых лейкогра­нитов возникают в результате частичного плавления кварц-поле­вошпатовых пород, залегающих в континентальной земной коре.

Часть II. Магматические горные породы (петрография)

Практическое значение. Лейкогранитные интрузивы сопровож­даются месторождениями молибдена, олова, вольфрама, висмута, бериллия.