Генезис и генетические признаки. Хрусталеносные пегматиты

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)

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.