Методика изучения морфологических признаков минералов при онтогенических исследованиях

Методика изучения морфологических признаков минералов при онтогенических исследованиях

Контрольная работа по теме:

Методика изучения морфологических признаков минералов при онтогенических исследованиях

Содержание

Введение

. Генерация минералов

.1 Относительный возраст минералов

.2 Примеры разновозрастных генераций минералов и последовательности минералообразования

. Методика построения генетических моделей минералообразования

.1 Составление графических моделей минеральных агрегатов

.2 Схемы последовательности минералообразования

Литература

Введение

Изучение минералов любого минерального тела начинается с их диагностики и пространственного положения, что сопровождается наблюдениями их качественных характеристик (формы индивидов, цвета, характера срастания индивидов и т.п.). Это позволяет уже в полевых условиях выделить генерации минералов, правильно отобрать образцы типовых ассоциаций минералов и пробы для лабораторных исследований.

1. Генерация минералов

Данным термином обозначаются различия временной последовательности образования отдельных минералов или их групп в процессе формирования минеральной ассоциации. То есть генерации - это разновременные выделения минерала в процессе формирования минеральной ассоциации. Ошибочным является выделение генераций только на основании изменяющего цвета (например, белый кварц, розовый кварц). Необходимы доказательства того, что эти разновидности имеют разный относительный возраст, что можно зафиксировать, если в промежуток времени между их кристаллизацией происходили другие события.

Достоверными признаками для выделения генераций минералов являются [14]: растворение с последующим дорастанием минерала; нарастание других веществ, полностью разделяющих разные зоны минерала; нарастание единичных кристаллов других веществ без индукционных поверхностей совместного роста с минералом хозяином; пересечение минерала прожилком такого же минерала без дорастания периферических зон, цементация обломков раннего минерала более поздним, замещение раннего минерала более поздним.

.2 Относительный возраст минералов. Относительный возраст минералов в агрегате, минеральном теле определяется главным образом на основании их морфологических признаков [5, 14, 15].

Существует несколько упрощенных правил макроскопического определения одновременной или последовательной кристаллизации минералов, наблюдаемых в агрегатах. Они основаны на следующих наблюдениях (табл.1).

Таблица 1 - Признаки одновременного и последовательного роста минералов, часто используемые в онтогенических исследованиях

1.2 Примеры разновозрастных генераций минералов и последовательности минералообразования

Природа предоставила нам уникальный минералогический объект - Белореченское баритовое месторождение, на котором можно наблюдать агрегаты минералов с признаками как одновременного, так и разновременного роста минеральных индивидов.

Так, на рисунке 1 показаны взаимоотношения карбонатных жил [8]. Наиболее ранним минералом здесь является анкерит-1, в котором присутствуют реликты вмещающих пород (гнейсов), его пересекают в виде прожилков последующие генерации карбонатов.

Определение генераций анкерита 2-6 производится по наблюдению за пересечениями. Прожилок самой поздней генерации анкерита-6 сечет все минеральные выделения.

Рисунок 2 является графической моделью формирования минерального тела, показанного на рисунке 1.

Рисунок 1 - Взаимоотношения карбонатов анкеритовых жил (с использованием фотоматериалов Ю.М.Дымкова, В.В.Казанцева, В.А.Любченко, 1970)

Рисунок 2 - Пространственная модель формирования минерального агрегата, показанного на фото рисунка 1: 1 - обломки, реликты гнейсов; 2 - анкерит-1(А1); 3 - анкерит-2 (А2); 4 -анкерит-3 (А3); 5 - анкерит-4 (А4); 6 - анкерит-5 (А5)

Таким образом, последовательность минералообразования в данном случае можно представить в виде следующей формализованной схемы:

А1 ® А2 ® А3 ® А4 ® А5

Генерации анкерита образовывались из новых пульсирующих порций гидротермального раствора, поступлению которых предшествовало раскрытие внутрирудных трещин. И все это можно определить по пересечениям ранних генераций более поздними выделениями анкеритов.

На рисунке 3 наиболее ярким элементом является метазерно кварца (черное) с пиритовой оторочкой (светлое). Это наиболее поздний минерал данного минерального агрегата, так как границы его зерна пересекают волнисто-полосчатые выделения антраксолита. Структуры замещения с заливообразными границами пирита указывают, что он также образуется позже антраксолита и возможно близко одновременно с кварцем.

Рисунок 3 - метазерно кварца и признаки замещения антраксолита пиритом

Совместные грани роста минеральных индивидов, показанных на рисунках 4,5 указывают на их близко одновременное образование.

Рисунок 4 - Близкоодновременный рост галенита и флюорита (А), барита и кварца (Б), имеющих индукционные поверхности совместного роста

Рисунок 5 - Взаимные грани роста ромбоэдров кальцита

Последовательность минералообразования наглядно демонстрируется на примере крустификационных жил выполнения с большим количеством полостей, содержащих друзы прекрасно ограненных кристаллов (рис. 6 - 14).

Рисунок 6 - Последовательно образующиеся минералы баритовой стадии: первая генерация барита и первая генерация кальцита

Массивный барит слагает стенки жилы, более поздний кальцит - на кавернозной неровной поверхности растворения барита

На Белореченском месторождении ранний барит первой генерации, слагает мономинеральные и полиминеральные жилы, цементирует обломки вмещающих пород, карбонатов и кварца дорудных стадий, образуя массивные, шестоватые и друзовые текстуры [16].

Кальцит-1 баритовой стадии кристаллизуется в виде мелко- и среднезернистых массивных агрегатов, а также друз остроромбических кристаллов в открытых трещинах, стенки которых выполнены частично-растворенным баритом-1 (рис. 6, 7), а также в маломощных прожилках, пересекающих ранний барит.

Рисунок 7 - Ячеистая структура поверхности барита, свидетельствующая о перерыве кристаллизации минералов. Кристаллы кальцита - более поздние по отношению к бариту

Местами барит-1 и кальцит 1 разделяются гребенчатым марказитом (рис. 8).

Рисунок 8 - Марказит, разделяющий массивный барит в зальбанде жилы и друзовидный кальцит в открытых полостях

На рисунке 9 показан галенит-баритовый минеральный агрегат. Для установления последовательности образования минералов здесь понадобились дополнительные признаки. Такие признаки были найдены в другом образце, где наблюдались прожилки галенита в барите-1. Кроме того наблюдались жилы, зальбанды которых были сложены галенитом, а центральные части с пустотами кристаллами барита второй генерации. Это дало основание создать следующие частные схемы минералообразования:

барит-1® (пересечение) галенит;

галенит® (нарастание с индукционными поверхностями) барит-2

Рисунок 9 - гнездо галенита в барите

Возможен одновременный и последовательный рост, необходимы дополнительные признаки.

флюорит + галенит

Барит второй генерации имеет несколько разновидностей шестоватых и сферолитовых агрегатов, которые свидетельствуют о его частой кристаллизации в открытых полостях (рис. 10,11).

Рисунок 10 - Шестоватые агрегаты барита второй генерации

Рисунок 11 - Полусферолитовые агрегаты барита второй генерации

Необходимо обратить внимание на то, что форма выделения минерала разная, но по термобарогеохимическим характеристикам, элементам-примесям эти индивиды сходны, и вероятно образуются из единой порции раствора. Одинаковыми являются также их взаимоотношения с другими минералами. Поэтому мы относим их к единой (одновременной) генерации.

На рисунке 2 видно, как в крустификационных жилах от зальбандов к центру последовательно сменяются зоны массивного шестоватого барита-1, крупнокристаллического флюорита и полусферических агрегатов барита-2.

Рисунок 12 - Последовательное заполнение от стенки трещины к центру: барит-1 ®флюорит ®барит-2

На границе барита-1 и флюорита - следы растворения барита (поверхность неровная, извилистая, кавернозная).

Поверхности соприкосновения флюорита и барита второй генерации имеют индукционную штриховку одновременного роста (рис. 13). Следовательно, их кристаллизация происходила последовательно, но близко одновременно.

Рисунок 13 - Последовательное, но близко одновременное образование кубических кристаллов флюорита и сноповидных, полусферических индивидов барита второй генерации

Сбор множества различных образцов изучаемого геологического объекта позволяет фиксировать морфологические взаимоотношения минералов в типичных минеральных агрегатах и шаг за шагом приближаться к общей схеме минералообразования. Иногда удается наблюдать минеральные тела с максимальным проявлением разновидностей минералов.

Это показано на рисунке 14, где в зальбандах жилы - массивный барит первой генерации, далее к центру - неровная, извилистая поверхность барита-1 со следами растворения, затем галенит, флюорит, барит второй генерации в виде кристаллов с гранями совместного роста, их обрастают друзы позднего кальцита.

Факты, наблюдаемые в агрегатах на рисунках 12-14, можно формализовать в виде обобщенной схемы:

барит-1®галенит+флюорит+®барит-2®кальцит

Рисунок 14 - Генерации минералов в крустификационной жиле Белореченского месторождения

2. Методика построения генетических моделей минералообразования

.1 Составление графических моделей минеральных агрегатов

В предыдущем разделе контрольной работы были показаны примеры фотодокументации образцов изучаемых минеральных тел. Эти фотографии относятся к формам первичной геологической документации, в которой нет субъективной оценки исследователя. Однако первичные фактические данные, которых, как правило, собирается множество, нуждаются в анализе, упрощении, выявлении общих закономерностей. Такой анализ начинается со схематической зарисовки типичных минеральных агрегатов изучаемого объекта, на которой мы вынуждены показывать свое отношение к увиденному в образце, на фотографии. Таким образом, на зарисовках должны быть показаны четкие взаимоотношения минералов по их морфологическим признакам. Примеры таких зарисовок с комментариями приведены на рисунках 15-23, которые характеризуют минеральные агрегаты баритовых жил Белореченского месторождения. К графическим схемам минеральных агрегатов в ряде случаев добавлены данные о температурах гомогенизации первичных газово-жидких включений в минералах, которые дают сведения о близости или различиях условий их образования.

Рисунок 15 - Барит-1 с кварцем-1

Кварц в кристаллах в полостях баритовых жил; на поверхностях соприкосновения с баритом - индукционная штриховка совместного роста

Рисунок 16 - Барит-1 с кальцитом-1

Кальцит образует прожилки и обрастает шестоватые выделения барита-1 в открытых участках крустификационных жил; на контакте - мелкокристаллический марказит

Рисунок 17 - Барит-2 в шестоватых и сферолитовых агрегатах

На поверхности кристаллов барита наблюдается «присыпка» мелких кристаллов пирита (черные).

Рисунок 18 - Галенит-флюорит-баритовый агрегат

Кристаллы флюорита и галенита на частично растворенной поверхности барита-1 (А, Б). Брекчия с обломками барита-1 и цемента из барита-2.

Рисунок19 - Прожилок, неравномерная вкрапленность и гнезда галенита в барите-1

Рисунок 20 - Кристаллы галенита и флюорита (частично одновременный рост)

Рисунок 22 - Агрегат минералов баритовой стадии

В открытой полости крустификационной жилы от зальбандов к центу: массивный барит-1 с частично растворенной (врхней) поверхностью; кубические кристаллы флюорита и галенита и сферолиты барита-2 с индукционными поверхностями совместного роста; кальцит-2 с гранями обрастания.

Рисунок 23 - Кристаллы кварца-1 (А), стронцианита (Б) и барита-3 (В) на сферолитовом и шестоватых агрегатах барита без индукционных поверхностей совместного роста

минерал генетический модель

По данным термобарогеохимических исследований в кварце-2, стронцианите, барите-3 - только жидкие (низкотемпературные) включения, что в сравнении с другими минералами баритовой стадии свидетельствует об их более позднем образовании.

.2 Схемы последовательности минералообразования

Анализ морфологических взаимоотношений минералов в типовых агрегатах позволяет представить общий порядок выделения слагающих их индивидов. Методически это делается следующим образом [5]:

определяется порядок образования минералов в отдельных образцах, представленных различными ассоциациями;

проводится их сопоставление и устанавливается общий порядок минералообразования.

Например, в отдельных образцах установлены такие схемы последовательности выделения минералов, обозначенных буквами:

Такие наблюдения с синхронизацией минералов помогут нам восстановить последовательность минералообразования. Наиболее ранним является минерал А, который образуется совместно с минералом Б, самым поздним является минерал Е, его выделения пересекают большинство минералов, кроме Д. Минерал В образуется позже А, так как он одновременен с минералом Г, а Г образуется позже А и так далее. Путем логических построений представляется следующая общая схема минералообразования: А +Б ®В +Г ®Д +Е.

Используя ведущие прямые морфологические признаки, определяющие последовательность минералообразования, и дополняя их наиболее информативными косвенными генетическими индикаторами (термобарогеохимическими, химическими и др. признаками), можно строить различные модели процессов минералообразования. Так, на рисунках 24, 25 показаны общепринятые табличные формы схемы последовательности минералообразования, на которых обычно выделяют этапы, стадии, минералообразования на основе перерывов в их кристаллизации, ассоциации, генерации минералов и различные критерии и признаки, позволяющие делать генетические выводы. Для наглядности относительная длительность образования минерала и его место в общей схеме показываются линиями разной длины.

Рисунок 24 - Последовательность образования минералов продуктивной баритовой стадии Белореченского месторождения и температуры (Т°С) гомогенизации первичных газово-жидких включений [16]: кристаллизация, 2 - растворение

На рисунке 25 показана наиболее полная схема минералообразования, которую используют при специализированных минералогических исследованиях. На схеме видно, что линии можно делать разной толщины. Так указывается количество минерала в определенной ассоциации.

Рисунок 25 - Схема последовательности минералообразования в медноколчеданных рудах месторождения Алаверди, Армения. (Составлена Е.Л.Афанасьевой, 1984 г.): Количество минералов в ассоциации (в %): 1 - > 30, 2 - 5-30, 3 - 1-5, 4 - <1; 5 - внутристадийные перерывы; I, II, III -генерации минералов

Можно применять схемы последовательности минералообразования, на которых графически изображаются все типичные минеральные агрегаты. Для этого используются специальные знаки, которые показывают взаимоотношения минералов в агрегатах. В таких схемах наглядны доказательные факты, указывающие на одновременное или разновременное образования различных минералов. Их используют для синхронизации и временнóй корреляции минеральных агрегатов геологических объектов, близких по генезису (отдельных минеральных тел, проявлений, месторождений).

Так, на рисунке 26 показана временнáя корреляция нескольких баритовых объектов, которые локализованы на Белореченском полигоне или в его непосредственной близости. Типичные минеральные агрегаты изображены кружками с разным наполнением графических знаков, каждый из которых обозначает различные морфологические признаки минералов. Названия минералов даются на схеме в виде символов из латинских букв (расшифровка в легенде к рисунку 26). Черным на схеме показан рудный минерал - пирит.

Стрелки между минеральными агрегатами выражают их последовательность в горизонтальных рядах. Горизонтальные ряды соответствуют различным исследуемым объектам. В данном случае - это эталонное Белореченское месторождение и баритовые проявления Черношаханское, Капустинское, Андрюкское, Яворное. Синхронизация минеральных агрегатов разных баритовых объектов отражена в их вертикальных рядах.

Построение подобных схем требует творческого подхода и для конкретных минеральных тел могут быть использованы собственные условные знаки, которые наиболее удобны и информативны в конкретных ситуациях.

Рисунок 26 - Временнáя корреляция минеральных агрегатов баритовых месторождений и проявлений (С-З Кавказ): Признаки последовательного роста: 1 - пересечение, 2 - цементация обломков, 3 - замещение, 4 - обрастание, 5 - неравномерная вкрапленность и 6 - гнёзда, 7 - крустификационные жилы выполнения, 8 - растворение с последующим дорастанием кристалла. Признаки совместного роста: 9 - твердые сингенетичные включения минералов, 10 - частично одновременный рост индивидов с индукционными поверхностями. Минералы: Q кварц, Ank - анкерит, Bar-1, Bar-2, Bar-3 - барит первой, второй и третьей генераций, Calc - кальцит, Fl - флюорит, Str - стронцианит, Cls - целестин, Pyr - пирит, Sph - сфалерит, Gal - галенит.

Литература

1.      Григорьев Д.П. Онтогения минералов. Львов. Изд-во. Львов. ун-та, 1961. 284 с.

.        Григорьев Д.П., Жабин А.Г. Онтогения минералов. Индивиды. М.:Наука, 1975. 340 с.

3.      Жабин <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%96%D0%B0%D0%B1%D0%B8%D0%BD%2C_%D0%90%D1%80%D0%BA%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B9_%D0%93%D1%80%D0%B8%D0%B3%D0%BE%D1%80%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87> А. Г. "Онтогения минералов. Агрегаты", 1979.

.        Юшкин Н.П. Теория и методы минералогии. Л.: Наука, 1977. 291 с.

.        Павлишин В.И., Н.П.Юшкин, В.А.Попов Онтогенический метод в минералогии. - Киев: Наукова думка, 1988. - С. 3-26.

.        Дымков Ю. М. Минеральные индивиды и минеральные агрегаты <http://mindraw.web.ru/bibl2.htm> // В кн.: "Генезис минеральных индивидов и агрегатов", М.: Наука, 1966.

.        Дымков Ю.М., Казанцев В.В., Любченко В.А. Крустификационные карбонатные жилы уран-арсенидного месторождения// Месторождения урана: зональность и парагенезисы. - М.: Атомиздат, 1970. - С.205 - 244.

.        Онтогения минералов // Википедия [Электронный ресурс]: содержит сведения об онтогении минералов, о "жизни камня", - в наглядных для восприятия визуальных образах - в рисунках и фото. Информационный сервер МГУ «Все о геологии». Режим доступа <http://mindraw.web.ru/>, свободный. - Загл. с экрана.

.        Лазаренко Е.К. Основы генетической минералогии. Львов: Изд-во Львовск. ун-та, 1963. - 412 с.

.        Гинзбург А.И. Генетическая минералогия - задачи и проблемы// Проблемы кристаллохимии и генезиса минералов. - Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1983. - С. 14-20.

.        Гингзбург А.И., Кузьмин В.И., Сидоренко Г.А. Минералогические исследования в практике геологоразведочных работ. М.: Недра, 1981.

.        Баранов В.Ф. Генетическая минералогия. Ленинград:Недра, 1977. С. 7-20.

.        Попова В.И. Синхронизация минералов: состояние вопроса // Материалы к минералогии Урала. Тр. Ильменского гос. Заповедника, вып. 14. - Свердловск: Изд-во УНЦ АН СССР, 1976. - С. 23 - 43.

.        Чесноков Б.В. Относительный возраст минеральных индивидов и агрегатов. М.: Недра, 1974. 104 с.

.        Грановская Н.В. Минералогия и термобарогеохимия Белореченского баритового месторождения (Северо-западный Кавказ). // Зап. Всесоюзн. Минерал. о-ва. 1984, №4. С. 454-463.