Схема повного опису магматичних гірських порід

 

Мета роботи: вміння давати повну петрографічну характеристику магматичної гірської породи під мікроскопом.

 

Завдання роботи:

- вміти визначати особливості розподілу мінералів в породі і їх співвідношення;

- характеризувати мінеральний склад породи як за кількісним співвідношенням, так і за особливостями кожного з цих мінералів;

- бути коротким, але в той же час і повним настільки, щоб за описом можна було скласти уяву про досліджувану породу.

 

Теоретичні положення

 

Дослідження магматичних порід в лабораторних умовах починається з детального описування їх зовнішнього вигляду: зернистості, кольору, міцності, щільності, текстурних особливостей. Потім приступають до мікроскопічного вивчення породи. Необхідно пам’ятати, що не можна зводити петрографічний опис породи тільки до правильного визначення породи. Необхідно навести настільки повну характеристику речовинного складу породи, щоб можна було зробити правильні генетичні і практичні висновки.

 

Опис інтрузивної породи

 

А Макроскопічний опис (наводять дані про зернистість, колір, щільність, міцність, текстурні особливості).

 

Б Мікроскопічний опис:

І Загальна характеристика породи під мікроскопом. Необхідно вказати на ступінь однорідності будови та характер змін породи в цілому, відмітити співвідношення безкольорових та забарвлених мінералів, наявність або відсутність мікротріщин та інші відомості.

ІІ Опис структури. Внутрішня будова породи характеризує як її фізико-механічні властивості, так і свідчить про умови формування (швидкість охолодження розплаву, порядок кристалізації мінералів та ін.)

Під час описування структури необхідно відмітити:

1) абсолютний розмір кристалів, мм;

2) відносний розмір кристалів;

3) ступінь ідіоморфізму кристалів у різних мінералів.

На основі всіх названих особливостей будови породи необхідно привести повну назву структури. Наприклад, гіпідіоморфнозерниста, габрова, діабазова та ін.

 

ІІІ Опис мінерального складу. Серед мінералів необхідно виділити головні породоутворюючі, які складають більшу частину породи (привести перелік і вказати процентний вміст), другорядні, які складають від 5 до 1 %, та акцесорні, представлені, як правило, дрібними кристалами правильної форми, та епімагматичні, тобто продукти змін породоутворюючих мінералів.

Далі наводимо коротку характеристику кожного з породоутворюючих мінералів, вказують діагностичні ознаки та оптичні константи, які часто свідчать про їх хімічний склад. Крім того, бажано відмітити ступінь змінення головних компонентів та перерахувати епімагматичні мінерали, які утворилися в результаті постмагматичних процесів. Акцесорні мінерали можна не описувати, а тільки обмежитися їх назвою.

 

ІV Висновки про умови формування породи (абісальна, гіпабісальна) та хімічний склад породи (кисла, середня, лужна).

 

V Назва породи. Для визначення користуються додатковими літературними і табличними даними.

 

Опис ефузивної породи

 

А Макроскопічний опис (відмічають однорідність або неоднорідність кольору, щільність, наявність пустот, слідів течій та ін.)

 

Б Мікроскопічний опис

І Загальна характеристика породи під мікроскопом.

Необхідно вказати на співвідношення між основною масою породи і вкраплениками, кількість в останніх безкольорових та забарвлених мінералів, ступінь зміни породи в цілому, наявність мікропустот, мікротріщин і т.д.

 

ІІ Опис структури. Необхідно відмітити:

- кількість порфірових вкраплеників, їх розмір, розподіл в породі, приблизний процентний вміст стосовно площі шліфа;

- особливості будови основної маси ефузивної породи (характер її кристалізації, кількість вулканічного скла і мікролітів, розподіл їх в шліфі, наявність слідів, течій), назва структури (інтерсертальна, фельзитова, андезитова та ін.)

 

ІІІ Опис мінералів-вкраплеників. Перш за все перелічують мінерали і вказують на вміст кожного (це можна дати в процентах від об’єму породи в цілому або від сумарної кількості вкраплеників, а потім описують їх. При характеристиці мінералів приводять їхні оптичні константи і обов’язково відмічають ступінь змін.

 

ІV Висновки про умови формування породи та їх хімічний склад. При вирішенні питання про віднесення ефузивної породи до групи неотипних або палеотипних необхідно особливу увагу звернути на ступінь зміни мінералів-вкраплеників та основної маси. В неотипних породах вкрапленики і мікроліти представлені прозорими, повністю, або майже повністю без продуктів змін кристалами з чіткими обрисами, а вулканічне скло, якщо входить до складу породи, не розкристалізоване.

В палеотипних породах вкрапленики, за винятком кварцу, стають мутними, малопрозорими, інколи повністю заміщаються епімагматичними мінералами, вулканічне скло розкристалізовується і основна маса перетворюється в агрегат вторинних мінералів - хлориту, альбіту та ін. Висновки про хімічний склад порід даються за мінеральним складом вкраплеників.

 

V Назва породи. Для визначення назви ефузивної породи також користуються додатковою літературою, таблицями.

Таким чином, схема опису будь-якої магматичної породи така:

А Макроскопічний опис.

Б Мікроскопічний опис.

 

І Загальна характеристика породи.

ІІ Опис структури.

ІІІ Мінеральний склад.

ІV Висновки про умови формування та хімічний склад породи.

V Назва породи.

 

Контрольні питання

 

1 Які принципи покладені в основу класифікації магматичних гірських порід?

2 Дайте визначення "структура породи".

3 Які особливості властиві для структур інтрузивних порід?

4 Чим відрізняються структури абісальних порід від структур гіпабісальних?

5 Приведіть характеристику мінерального складу габро.

6 Як називаються ефузивні аналоги граніту?

7 Які мінерали є породоутворюючими в складі перидотиту, піроксеніту і дуніту?

8 На які особливості зовнішнього вигляду магматичної породи слід звернути увагу під час її вивчення?

9 Що необхідно відмітити при характеристиці структури інтрузивної породи?

10 Які групи мінералів за їх вмістом в породі виділяють при опису мінерального складу?

11 В чому виражаються особливості характеристики структури ефузивної породи при її мікроскопічному вивченні?

12 На яких ознаках базується назва ефузивної породи?

13 Назвіть ознаки, за яким можна відрізняти абісальні, гіпабісальні та ефузивні породи при їх мікроскопічному вивченні.

14 Назвіть магматичні породи, які відносяться до найбільш поширених.

15 Яке практичне значення магматичних гірських порід?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 12

МЕТАМОРФІЧНІ ГІРСЬКІ ПОРОДИ, ЗОНИ МЕТАМОРФІЗМУ ТА МЕТАМОРФІЧНІ ФАЦІЇ

 

Мета роботи: вивчення різних типів метаморфічних порід, що сформувалися в різних зонах метаморфізму та різних фаціальних умовах.

Завдання роботи:

- знати фактори і види метаморфізму;

- знати мінеральний склад, структури і текстури метаморфічних порід;

- вміти визначати зони регіонального метаморфізму та метаморфічних фацій;

- знати принципи класифікації і головні типи метаморфічних гірських порід;

- вміти визначати та описувати метаморфічні породи.

Теоретичні положення

Метаморфізмом називається перетворення гірських порід під дією внутрішніх сил і процесів, які спричиняють зміну фізико-хімічних умов в земній корі. Такі зміни призводять до часткової або повної перекристалізації мінералів та пристосованості породи до певних умов, причому цей процес протікає зі збереженням твердого стану системи.

Метаморфічні гірські породи утворюються в результаті значної переробки магматичних або осадочних формувань в глибинних зонах земної кори, куди вони поступають внаслідок проявів тектонічних процесів. Назва їх походить з грецької слова “метаморфоз” – перетворення.

Метаморфічні породи досить поширені як в межах древніх докембрійських щитів, і в складчастих областях різного віку. Крім того, так, як і магматичні формування, вони беруть участь в будові платформ, складаючи їх кристалічний фундамент або основу.

В останні десятиріччя з’явились нові дані щодо вивчення докембрійських відкладів. З’ясувалось, що серед них головну роль відіграють не магматичні, а первинноосадові утворення, які незважаючи на метаморфічні зміни, несуть цінну інформацію про еволюцію атмосфери, солоності світового океану, вулканізму, розвитку життя та процесах формування корисних копалин.

Таким чином, вивчення метаморфічних гірських порід в курсі “літологія” має певне обґрунтування, оскільки осадочні гірські породи після катагенетичних перетворень за відповідних умов піддаються метаморфічним перетворенням.

Головними факторами метаморфізму є температура, тиск і хімічно-активні речовини – розчини і гази. Важливе значення має склад вихідної породи, її будова, тривалість процесу зміни і його характер. Метаморфічні процеси можуть відбуватись або ізохімічно без суттєвої зміни валового хімічного складу вихідної породи, або метасоматично із значними змінами останньої внаслідок привносу і виносу речовини. Змінам підлягають породи будь-якого складу і генезису – магматичні, осадочні або вже раніше метаморфізовані. Залежно від інтенсивності метаморфічних процесів спостерігаються поступові переходи від слабозмінених порід, зберігаючих релікти складу (структури вихідного матеріалу), до різновидів, глибокоперетворених, первинна природа яких повністю втрачена.

Основним завданням при визначенні метаморфічних порід є вміння розпізнавати у зміненій породі її первісну природу і розшифровувати процеси, які зумовили її новий склад і будову. Це завдання, як правило, достатньо складне, оскільки окрім різного ступеня метаморфізму, доводиться стикатись з явищем конвергенції, суть якої полягає в тому, що із порід, різних за генезисом, але близьких за валовим хімічним складом, в подібних термодинамічних умовах виникають подібні продукти метаморфізму, і в той час із одного і того ж вихідного матеріалу в різних умовах утворюються різні породи.

Фактори метаморфізму

Температура – найважливіший фактор метаморфізму, який впливає на процеси мінералоутворення, прискорюючи швидкості хімічних реакцій, ступінь перекристалізації породи і значною мірою утворення тих чи інших парагенетичних мінеральних асоціацій. В умовах підвищення температури відбуваються важливі реакції, які супроводжуються процесами дегідратації гідрокисловміщуючих мінералів і декарбонатизації карбонатів.

Тиск. Розрізняють всебічний тиск (гідростатичний) і спрямований тиск (стрес).

Гідростатичний тиск – визначається дією навантаження вищезалягаючих товщ. Величини його збільшується залежно від питомої ваги порід в середньому на 270 атмосфер на кожний кілометр занурення. За постійної температури збільшення гідростатичного тиску призводить до зменшення об’єму і збільшення густини порід.

Направлений тиск (стрес) – зумовлюється тектонічними причинами. Його величина залежить від інтенсивності тектонічних рухів. Стрес збільшує розчинність мінералів, подрібнення породи, що полегшує циркуляцію мктаморфізуючих розчинів.

Хімічноактивні речовини. До них належать перш за все вода, вуглекислота, які перебувають в тому чи іншому кількісному співвідношенні майже у всіх гірських породах у вигляді так званих “порових” або “міжзернових метаморфогенних розчинів і газів. Іноді суттєве значення мають сполуки , , , ,

Хімічноактивні речовини мають важливе значення в процесах метаморфізму. Вони прискорюють хімічні реакції, зумовлюють процеси метасоматозму, що призводить до перекристалізації породи, виносу і розчинення нестійких компонентів і виникнення більш стійких мінеральних асоціацій. Чимало природних сполук, які вміщують воду, вуглекислий газ, хлор, бор та інші легкорухомі компоненти, розкладаються, даючи початок твердій і газоподібній фазам.

В процесах метаморфізму важливу роль відіграє мінеральний склад вихідних порід.

За переважаючою роллю тих чи інших факторів в ході перетворення магматичних і осадових порід в метаморфічні виділяють декілька різних типів метаморфізму.

Локальний метаморфізм

До локального типу метаморфізму належать контактовий ( контактово-термальний) – метаморфізм, пов’язаний з тепловим впливом магматичних мас на метаморфізовані породи; динамометаморфізм (катакластичний), який механічно впливає на метаморфізовану породу, що призводить до подрібнення самої породи, тобто її катакластації; автометаморфізм пов’язаний з впливом на самі магматичні породи виділених із магми при її кристалізації води та летких компонентів.

Контактово-термальний метаморфізм проявляється на контакті магматичних мас із вміщуючими їх породами. При цьому метаморфізація вміщуючих порід відбувається під дією “магматичного” тепла на бокові породи, без привнесення і винесення хімічних речовин, тобто носить ізохімічний характер. Цей тип метаморфізму особливо чітко проявляється на контактах магми основного і ультраосновного складу, які недостатньо насичені леткими компонентами. Серед продуктів контактово-термального метаморфізму найбільш поширеними є роговики, кристалічні вапняки, сланці.

Динамометаморфізм виникає у звужених зонах тектонічних розривних порушень в результаті короткочасного стресу. Якщо цей метаморфізм відбувається без підвищення температури, то практично нові мінерали не утворюються, а відбувається лише механічне подрібнення гірських порід та їх складових частин. За підвищеної температури можуть розвиватися серицит на місці плагіоклазів, хлорит - на місці магнезіально-залізистих силікатів та ін.

Автометаморфізм характеризується тим, що процеси метаморфічних змін відбуваються лише в бокових і прикупольних зонах ендоконтактів самих інтрузивних масивів. Цей метаморфізм відбувається на заключній стадії становлення магматичних тіл, коли в зонах їх ендоконтактів нагромаджується значна частина рідинних і летких компонентів, при взаємодії яких з мінералами, що раніше виділилися, відбувається їх перетворення в інші мінерали. При цьому такі мінерали як польові шпати, переходять в кварц і мусковіт та ін.

Метасоматоз. Це процес зміни бокових гірських порід в результаті привнесення або винесення різноманітних компонентів. У процесі метасоматозу розчинення і заміщення мінералів відбувається практично одночасно. Основними агентами при метасоматозі є термальні розчини, які надходять з магматичних джерел. Вони містять хлориди лужних металів, галоїди, фтор, сірку та інші компоненти. За допомогою цих розчинів відбувається міграція речовини шляхом інфільтрації по зонах підвищеної тріщинуватості, по площинах сланцюватості і шляхом дифузії компонентів через нерухомі міжпорові розчини. Інтенсивність і характер метасоматозу залежать від складу поступаючих розчинів, їх концентрації, температури, тиску, а також від складу і структури порід, що метаморфізуються.

Регіональний метаморфізм

Цей тип метаморфізму проявляється на великих площах в межах рухомих зон кори без зв’язку з магматичними масами. Залежно від напрямку процесу регіональний метаморфізм поділяється на прогресивний, регресивний і ультраметаморфізм.

Прогресивний метаморфізм. Основними його факторами є літостатичний тиск і розчини метаморфізму. При цьому підвищення тиску і температури пов’язується з геотермічним градієнтом, тобто глибиною занурення гірських порід, а надходження розчинів метаморфізму - з їх виділенням при зневоднені вологоміщуючих мінералів (гіпс, цеоліти, лімоніт та ін.), а також з надходженням розчинів метаморфізму з надмантійного простору. Температура при прогресивному метаморфізмі коливається в межах 350 - 1100 °С. При цьому типі метаморфізму формуються сланці, кварцити, мармури, амфіболіти, гнейси тощо.

Регресивний метаморфізм. На відміну від прогресивного характеризується заміщенням високотемпературних мінеральних асоціацій більш низькотемпературними. Цей тип метаморфізму пов’язаний зі зниженням тиску і температури в результаті різноманітних рухів в окремих регіонах і відповідно формування більш низькотемпературних мінералів. Він відбувається на менших глибинах, ніж прогресивний метаморфізм. При цьому більш високотемпературні гранати переходять в біотит, хлорит і серицит, піроксени – в рогову обманку, актиноліт – в хлорит та ін.

Ультраметаморфізм – це специфічний метаморфізм, проявленням якого можуть бути мігматизація, гранітизація та інші процеси. Ці породи можуть формуватися як завдяки проникненню якоїсь частини магми в товщі метаморфічних порід по площинах сланцюватості і гнейсуватості, так і завдяки частковому або повному виплавленню низькотемпературного кварцпольовошпатового розплаву. Ультраметаморфізм відбувається на значних глибинах, де температура досягає понад 1000 °С, що призводить до часткового розплавлення гірських порід. Не виключено, що найважливішим фактором є безпосередній вплив на гірські породи магматичних джерел. З ультраметаморфізмом пов’язане формування різноманітних мігматитів (Український кристалічний щит), ін’єкційних гнейсів тощо.