Генезис и генетические признаки. Хрусталеносные пегматиты
Российский
Государственный Геологоразведочный Университет
им.
Серго Орджоникидзе
Кафедра
геохимии, минералогии и петрографии
Курсовой
проект на тему
Генезис и
генетические признаки. Хрусталеносные пегматиты
Выполнила:
студентка группы РГ-13-1
Проценко
Екатерина
Проверил:
профессор Завьялов Е.Н.
Москва
2014
Введение
Генетическая минералогия - это часть современной
минералогии, всесторонне изучающая генезис, парагенезис и генетические признаки
минералов, прежде всего их парагенетические ассоциации и типоморфизм. Объектом
ее изучения, как и минералогии в целом, являются минералы, которые выступают не
только как минеральные виды, представленные индивидами и их агрегатами, но и
как составные части различных минеральных ассоциаций.
Цели и задачи данной работы вытекают из ее
определения и понимания генезиса, парагенезиса, типоморфизма и других
генетических признаков минералов.
Основными задачами моего курсового проекта
являются: 1) изучение парагенетических ассоциаций, типоморфизма и других генетических
признаков минералов в определенной геологической обстановке; 2) выяснение
генезиса минералов и минеральных ассоциаций по их генетическим признакам; 3)
изучение изменений минералов при различных геологических и физико-химических
процессах и в разных областях земной коры.
Цель изучения генетической части курса
минералогии - расширение и углубление, систематизация и обобщение раннее
изучавшегося материала по генезису и генетическим признакам минералов.
Занимаясь генетической частью курса минералогии и оперируя знаниями,
полученными в ходе изучения данного курса, я должна: 1) запомнить типоморфные
ассоциации минералов, слагающие горные породы и руды разного происхождения; 2)
безошибочно описывать и зарисовывать текстурно-структурные особенности пород и
руд, выявлять типоморфизм минералов, делать выводы о способах, условиях и
последовательности их выделения в процессе минералообразования; 3) закрепить
навыки в установлении генезиса пород и руд по парагенетическим ассоциациям,
типоморфизму и другим генетическим признакам минералов.
История генетической минералогии
непродолжительна. Интерес же к процессам образования минералов возник очень
давно. У истоков ее стояли такие основоположники учения о парагенезисе
минералов, как В.М. Севергин и А. Брейтгаупт. Основы современной генетической
минералогии были изложены В.И Вернандским. В 1912г. Ферсман ввел в науку термин
генетическая минералогия.
Значение генетической минералогии становится все
более важным.
Генетический раздел
Пегматиты - это крупно- и гигантозернистые
жильные тела, близкие по составу тем интрузиям, с которыми они пространственно
связаны и от которых отличаются формой, строением и иногда наличием
редкометальных и редкоземельных минералов.
Процессы образования пегматитов протекают в
верхних краевых частях магматических массивов и притом в тех случаях, когда эти
массивы формируются на больших глубинах (несколько километров от поверхности
Земли) в условиях высокого внешнего давления, способствующего удержанию в магме
в растворенном состоянии летучих компонентов, реагирующих с раннее
выкристаллизовавшейся породой.
Пегматитовый процесс и сами пегматиты в нашей
стране детально изучались А.Е. Ферсманом, Д.С. Коржинским, А.Н. Заварицким,
К.А. Власовым, Н.А. Солодовым и другими исследователями. Не все из них
одинаково рассматривают их генезис. Классической сводкой по гранитным
пенматитам является монография академика А. Е. Ферсмана, в которой освещены все
основные вопросы, касающиеся их генезиса, минералогии, геохимии и практического
значения.
Рассмотрим модель развития пегматитового
процесса по А.Е.Ферсману. Изучая пегматиты, Ферсман Александр Евгеньевич в
1920-х годах предложил концепцию, согласно которой порода происходит из
остаточной магмы, которая обогащена летучими компонентами. Процесс образования происходит
путем длительной кристаллизации с дальнейшим выделением минеральных ассоциаций.
В конце образования породы большое значение имеет явление замещения минералов,
выделившихся ранее. А.Е. Ферсман различает пять этапов процесса: магматический,
эпимагматический, пневматолитовый, гидротермальный и гипергенный, которые в
свою очередь подразделяют на ряд отдельных геофаз (стадий), обозначенных им
буквами A
‒
L (табл.1).
Таблица 1 Развитие пегматитового
процесса гранитной магмы (по А.Е.Ферсману)
Этап
|
Магматический
|
Эпимагматический
|
Пневматолитовая
|
Гидротермальный
|
Гипергенный
|
Геофаза
|
Магматическая А
|
Эпимагматическая В
|
Пегматитовая С
|
Пегматоидные
D ‒
E
|
Надкритические F
‒ G
|
Гидротермальные H
‒
J ‒
K
|
Гипергенная
|
Температура оС
|
900
|
800
|
700
|
600
|
500
|
400
|
50
|
Процесс
|
Допегматитовый
|
Пегматитовый
|
Постпегматитовый
|
|
Среда Кристаллизации
|
Расплав (3 фазы)
|
Флюидный раствор
|
Гидротермальный раствор (3 фазы)
|
|
Характеристика геофаз: минеральные
ассоциации
|
Застывание гранитного расплава
|
Образование аплитов
|
Пегматит графической структуры
|
Главный этап пегматитообразования:
кварц, полевые шпаты, мусковит, турмалин
|
Процессы замещения, мусковитиза
ция, альбитизация
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магматический этап ‒
геофаза А (900‒800 оС) магматическая,
завершение кристаллизации гранита с турмалиновыми солнцами.
Эпимагматический этап ‒
кристаллизация из остаточного расплава (три фазы: твердая, жидкая и
газообразная).
Геофаза В (800 ‒
700 оС), собственно эпимагматическая ‒
аплитовидная порода с зернами альмандина и магнетита.
Геофаза С (700 ‒
600 оС), собственно пегматитовая ‒
пегматит с письменной структурой.
Пневматолитовый этап ‒
кристаллизация из флюидного (газожидкого) раствора (две фазы: твердая и
флюидная).
Геофазы D
‒
E (600 ‒
500 оС), пегматоидные ‒
кварц-полевошпатовый пегматит с пегматоидной структурой и пустотами; характерно
развитие шерла, мусковита, топаза и берилла.
Геофазы F
‒
G (500 ‒
400 оС), надкритические ‒ широкое развитие
альбита, мусковита, минералов лития и других редких металлов.
Гидротермальный этап ‒
кристаллизация из гидротермального раствора (три фазы: твердая, жидкая и
газообразная).
Геофазы H
‒
I ‒
K (400 ‒
50 оС), гидротермальные ‒ образуются зеленые
слюдки, флюорит, карбонаты, сульфиды, цеолиты.
Гипергенный этап. Геофаза L
(50 ‒
0 оС), гипергенная ‒ образуются
каолинит, кальцит, халцедон и другие гипергенные минералы.
Для гранитных пегматитов чистой линии А.Е.
Ферсман выделил 10 типов, последовательно характеризующих процесс
пегматитообразования. Каждому типу свойственна определенная парагенетическая
ассоциация минералов:
Геофазы
ортит, гранат
II тип.
Пегматиты с редкими элементами. Плагиоклаз, микроклин C-D
Кварц, шерл, мусковит, апатит.
III тип.
Боро-фтористый (шерл-мусковитовый). Микроклин, плагиоклаз D-E
Кварц, шерл, мусковит, апатит.
IV тип.
Фторо-бериллиевый (топазо-бериллиевый). Ортоклаз, амазонит D-E
Кварц дымчатый, берилл, топаз, черно-синий
турмалин.
V тип.
Натро-литиевый. Альбит, лепидолит, цветной турмалин, топаз F-G
Розовый берилл, колумбит, сподумен, касситерит и
др.
VI тип.
Литиево-марганцево-фосфатный. Альбит, кварц, берилл F-G
Полихромный турмалин, поллуцит и другие фосфаты
VII тип.
Фторо-алюминиевый. Характерный минерал: криолит F-G
VIII тип.
Фторо-карбонатный. карбонаты и флюорит H-I-K
IX тип. Сульфидный
(мало характерен). H-I-K
X тип. Щелочной (с
цеолитами). H-I-K
Наибольшим распространением пользуются I,
II и V,
VI типы, причем
последние трудноразделимы; III
тип редок, IV - касается
главным образом пегматитов с пустотами (занорышами), для которых характерны
пластинчатый альбит и морион, VIII,
X типы условны
(относятся к гидротермальному процессу).
А.Е. Ферсман предполагает формирование
пегматитов из особого пегматитового расплава-раствора в условиях замкнутой
системы. Однако для пегматитов характерно интенсивное проявление процессов
замещения, что находится в противоречии с представлениями о формировании
пегматитов из магматического расплава. Примерами процессов замещения могут
служить развитие альбит-сподуменовой парагенетической ассоциации в редкоземельных
пегматитах.
По мнению А.Н. Заварицкого, пегматиты
кристаллизуются в условиях открытой системы, что хорошо доказывается наличием в
пегматитах структур замещения. Он показал, что теоретическое представление о
неограниченной растворимости летучих компонентов в расплаве несостоятельно, и
пришел к заключению о неизбежности отщепления газовых растворов при понижении
температуры магматического расплава. Вывод из его работы таков: особой
пегматитовой магмы и остаточного перматитового расплава нет. Пегматиты
образуются в результате перекристаллизации пород под воздействием газовых
растворов, отделившихся на определенной стадии от магмы. Газовые растворы при
последующем охлаждении могут дать гидротермальные растворы.
Пегматиты характеризуются значительным разнообразием
форм и размеров. Среди них выделяются типичные жилы, а также тела жилообразной,
линзообразной и штокообразной форм. Все они в большинстве случаев имеют
зональное строение, особенно отчетливое у штокообраных тел. Здесь отмечаются
(от периферии к центру) следующие зоны. Вдоль контактов протягиваются
маломощные кварц-плагиоклазовые зоны с аплитовой структурой. Затем
располагаются, занимая от трети до половины объема тел, зоны графического
пегматита. По форме и соотношению блоков калиевого полевого шпата микроклина
и
форме вростков кварца можно выделить классические письменные срастания,
лучисто-венчиковые, скелетно-графические, радиально-графические и
порфировидно-графические агрегаты. Для первых типично постоянное соотношение
кварца и полевого шпата, отсутствие реакционных взаимоотношений между ними,
секториальное расположение ихтиоглиптов. Типоморфными акцессорными минералами
этой зоны являются ортит, монацит и циркон. Между графической зоной и
следующей, пегматоидной, расположены агрегаты с так называемой
"апографической" структурой, характеризующиеся непостоянными
соотношениями кварца и микроклина при реакционных взаимоотношениях между ними.
Значительное развитие имеют также пегматоидные и
блоковые зоны, состоящие из кварца, микроклина с выделениями топаза и
вкрапленностью монацита, циркона.
Среди гранитных пегматитов выделяют керамические
(крупные блоки микроклина и кварца), слюдоносные (мусковит), редкометальные
(литий, бериллий, тантал-ниобий, цезий) и хрусталеносные (горный хрусталь,
топаз, берилл). Последние обычно залегают в роговообманково-биотитовых
гранитах, протягиваясь в виде узкой полосы вдоль контакта их с основными
породами и образуют полости - камеры, поэтому их также называют камерными
пегматитами. В этих полостях (занорышах) вырастают крупные кристаллы горного
хрусталя, дымчатого кварца, мориона, топаза, берилла, фенакита и других
минералов.
Минеральный состав хрусталеносных пегматитов:
главные минералы кварц, калиевый
полевой шпат и плагиоклаз; второстепенные биотит,
мусковит, топаз, берилл, флюорит; акцессорные циркон,
монацит, ортит, гранат и др. Хрусталеносные пегматиты находятся на Украине, в
Казахстане и на Урале.
Генетические признаки хрусталеносных пегматитов
указывают на то, что они формировались в три главных этапа: 1) этап
магматической кристаллизации минералов первичных зон от
аплитовой до кварцевой осевой; 2) этап их автометасоматических преобразований,
перекристаллизации; 3) этап позднего гидротермального минералообразования в
занорышах и трещинах.
Самостоятельный раздел
Образец 14-1: Гранит неравномернозернистый, с
пятнистой текстурой. Цветные минералы (роговая обманка с включениями ортита)
образуют скопления (2-8мм), которые цементируются весьма неоднородным
кварц-полевошпатовым агрегатом. В нем видны крупные (до 2см)
монокристаллические блоки калиевого полевого шпата, внутри которых изредка
различаются включения плагиоклаза. Блоки калиевого полевого шпата
сцементированы симплектитовым агрегатом кварца и к.п.ш. поздней магматической
генерации.
Ранняя стадия магматической кристаллизации
представлена образованиями цветных и акцессорных минералов и последующих кварца
и плагиоклаза. Затем кристаллизуется калиевый полевой шпат с одновременным
растворением плагиоклаза и раннего кварца. Завершает кристаллизацию образование
кварц-калиевополевошпатовых симплектитов.
Особенности структуры указывают на значительную
"сухость" и, соответственно, вязкость расплава (мало воды), в
частности, скопления цветных минералов в промежутках между бесцветными
минералами при отсутствии включений внутри полевого шпата.
Образец 14-2: Графический пегматит. Его основу
составляет монокристаллический калиево-натриевый полевой шпат (K-Na
п.ш.); на спайных сколах видны пертиты распада. Ихтиоглипты кварца имеют
угловатую форму, т.к. образование кристаллов является следствием медленного
(слоевого) роста в стационарных условиях (адиабатических - нет отвода тепла).
Калиевый полевой шпат с пертитами указывает на относительную сухость расплава и
соответственно высокую температуру кристаллизации (много выше 730оС)
Образец 14-3: Крупные (гигантские) блоки
калиевого полевого шпата кристаллы, между которыми располагается морион с
подчиненными формами. Калиевый полевой шпат с пертитами. Между его кристаллами
и в кварце включения
микрозернистых агрегатов, вероятно, гидрослюды.
Порода (K-Na
п.ш. + кварц) представляет собой продукт равновесной перекристаллизации
графического пегматита.
Образец 14-4: Очень крупный (гигантский) блокмонокристал
K-Na
п.ш. с длинными тонкими пертитами распада. С ним граничит зернистый агрегат
альбита с пустотами (результат метасоматической усадки), внутри которых очень
мелкие кристаллы турмалина.
Образец 14-5: Субграфический
крупнокристаллический пегматит (калиевый полевой шпат, альбит и дымчатый
кварц). Видны участки слоевого роста при параллельной ориентировке граней.
Порода представляет тройную эвтектику. Следствием завершения кристаллизации в
закрытой системе является накопление воды в остаточном расплаве; давление
флюида максимальное, а температура кристаллизации минимальная.
Образец 14-6: Альбитовый агрегат с большим
количеством пустот, возникших в результате уменьшения объема при метасоматозе.
По стенкам пустот мелкие кристаллы
черного турмалина. Кроме того, имеется прожилок с мелким мусковитом.
Образец 14-7: Крупнообломочный агрегат
клевеландита и мусковита с реликтами калиевого полевого шпата и мориона.
Ассоциация мусковита и альбита возникает без
образования кварца новой генерации в реакции кислотного замещения калиевого полевого
шпата. Замещение идет с уменьшением объема твердых фаз и возникновением пустот
(миарол).
Образец 14-8: Огромный монокристалл мусковита в
ассоциации с агрегатом зернистого кварца, приуроченного к краям мусковита.
Сохранены реликты сильно измененного белого полевого шпата.
Кварц-мусковитовый комплекс является результатом
действия растворов с повышенной кислотностью.
Образец 14-9: Зернистый агрегат вторичного
кварца (с многочисленными мелкими полостями) в контакте с крупнокристаллическим
флюоритом, выросшим на стенке крупной полости. Флюорит зонально окрашен.
Развитие мономинеральной кварцевой зоны
соответствует максимальной кислотности растворов при наиболее низкой
температуре (Зарайский, 1989). Образование флюорита обусловлено присутствием
фтора в исходном расплаве и указывает на вынос кальция из расплава во флюид при
ингонгруентной кристаллизации калиевого полевого шпата.
минерал генетический геологический генезис
Список используемой литературы
1.
Станкеев Е.А. Генетическая минералогия. Москва, "НЕДРА", 1986г., 272с
.
Бетехтин А.Г. Курс минералогии. Москва, КД "Университет", 2008г.,
736с
.
Миловский А.В., Кононов О.В. Минералогия. М: Издательство МГУ, 1982 г, 312 с.