Федеральная целевая программа «Государственная

целевая поддержка интеграции высшего образования

и фундаментальной науки на 1997 - 2000 годы»

Петрография и петрология магматических, метаморфических и метасоматических горных пород

Учебник Под редакцией B.C. Попова и О.А. Богатикова

Москва • «Логос» • 2001

УДК 552 ББК 26.31 П31

Рецензенты:

Доктор геолого-минералогических наук профессор Ю.Б. Марин Доктор геолого-минералогических наук профессор Ю.С. Геншафт

Авторы: М.А. Афанасьева, НЮ. Бардина, О.А. Богатиков, ИИ. Виш­невская, В.Н. Гаврилова, СП Гаврилова, М.Н. Гурова, В И. Ковален­ко, Н.Н. Коненкова, Л.Н Липчанская, В.Б Наумов, ВС. Попов, В И.Чер­нов, ЕВ. Шарков, Б П. Юргенсон, ВВ. Ярмолюк

Петрография и петрология магматических, метамор-П31 фических и метасоматических горных пород: Учебник/ М.А. Афанасьева, Н.Ю, Бардина, О.А. Богатиков и др.; Под ред. B.C. Попова и О.А. Богатикова. - М.: Логос, 2001.-768 с: ил. ISBN 5-94010-084-8

Раскрываются методы петрографических исследований, которые применяются при проведении геологоразведочных работ, в том чис­ле оптические методы, широко используемые на практике. Приводят­ся сведения о петрографии и петрологии магматических и метамор­фических пород, о метасоматических горных породах. Содержание и структура учебника соответствуют программе курса петрографии и петрологии для студентов, которые специализируются в области гео­логической съемки, поисков и разведки месторождений полезных ис­копаемых, прикладной геохимии, минералогии и петрологии.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по на­правлению и специальности «Геология».

ББК 26.31

Издание осуществлено при финансовой поддержке Федеральной

целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего

образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы»

ISBN 5-94010-084-8

© Центр «Интеграция», 2001

Предисловие

Настоящий учебник написан совместно преподавателями кафедры петро­графии Московской государственной геологоразведочной академии (бывший Московский геологоразведочный институт — МГРИ) и Института геологии руд­ных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) Россий­ской Академии наук, выполнявших проект 156-05 по программе «Интегра­ция». При написании отдельных разделов были привлечены специалисты из других организаций.

Содержание учебника соответствует программе курса петрографии и пет­рологии для студентов, которые специализируются в области геологической съемки, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, прикладной геохимии, минералогии и петрологии. Содержание курса, форма и последова­тельность изложения материала во многом следуют традициям, заложенным про­фессорами В.И.Лучицким, В.С.Коптевым-Дворниковым и И.Ф.Трусовой, ко­торые руководили кафедрой петрографии МГРИ в предшествующие годы. При создании учебника авторы старались учесть положительный опыт, накоп­ленный отечественными и зарубежными специалистами, в том числе и все то ценное, что содержится в уже опубликованных учебниках и учебных пособиях.

При написании учебников всегда возникает проблема выбора оптимально­го количества ссылок на использованные литературные источники. Посколь­ку в учебном курсе рассматриваются основы петрофафии и петрологии, такие ссылки следовало бы делать почти на каждой строке. Для того, чтобы не пре­вращать учебник в библиографический справочник, авторы решили ограни­читься минимальным числом ссылок, которые относятся главным образом к конкретным цифровым и графическим материалам. Все разделы сопровож­даются перечнем дополнительной литературы, которая может быть использо­вана для самостоятельной работы студентов, а также как источник библио­графической информации.

Учебник состоит из пяти частей. В первой части рассмотрены методы пет-рофафических исследований, которые применяются при проведении геолого­разведочных работ (авторы В.Н.Гаврилова, В.И.Чернов, И.И.Вишневская, Н.Ю.Бардина, М.Н.Гурова, МААфанасьева, С.П.Гаврилова, В.И.Коваленко, В.В.Ярмолюк, В.Б.Наумов, Н.Н.Кононкова). Главное внимание уделено оптиче­ским методам, наиболее широко используемым на практике. Кроме того, дана характеристика современных лабораторных методов. Вторая часть учебника по­священа петрофафии магматических горных пород (авторы В.С.Попов, В.И.Чер­нов, ОА.Богатиков, В.И.Коваленко, В.В.Ярмолюк, Е.В.Шарков), а третья — петрологии магматических пород (авторы В.С.Попов, ОА.Богатиков). В чет­вертой части изложены сведения о петрофафии и петрологии метаморфических пород (авторы И.И.Вишневская, Л.НЛипчанская, В.С.Попов); в пятом разде­ле приведены современные данные о метасоматических горных породах (авто­ры Н.Ю.Бардина, М.Н.Гурова, Б.П.Юргенсон). Общая редакция учебника осу­ществлена профессором В.С.Поповым и академиком О.А.Богатиковым.

Авторы признательны рецензентам — профессорам Ю.Б. Марину и Ю.С. Геншафту за конструктивные замечания.

3

Введение

Горная порода — это естественный минеральный агрегат, обра­зующий то или иное геологическое тело (слой, жилу и т.п.) и име­ющий определенный состав и строение, которые позволяют отли­чать данную породу от других и судить о ее происхождении.

Наука о горных породах состоит из двух взаимосвязанных раз­делов — описательного (петрография) и генетического (петрология). Речь идет при этом о породах магматических, метаморфических и метасоматических; петрографию осадочных пород обычно на­зывают литологией. Следует отметить, что такого деления часто не делают и под петрологией понимают как описательный, так и гене­тический разделы науки о составе, строении и условиях формиро­вания всех горных пород.

Петрография как самостоятельная наука возникла в середине XIX века после того, как в 1834 г. английский физик Г.Толбот со­здал поляризационный микроскоп, а Г.Сорби в 1858 г. применил его для исследования горных пород. На протяжении последующих ста лет наблюдения под микроскопом оставались по сути дела единст­венным методом петрографии. Возможности этого метода были значительно расширены Е.С.Федоровым (1853—1919), который в 1891 г. сконструировал прибор (универсальный столик), открыв­ший возможности более точного определения оптических свойств минералов. Этап микроскопической петрографии был очень пло­дотворным. В это время были описаны сотни видов и разновидно­стей магматических и метаморфических горных пород и разработа­ны основы их систематики. Благодаря фундаментальным трудам Г.Розенбуша(1836-1914), Ф.Циркеля (1838-1912), Ф.Ю.Левинсо-на-Лессинга (1861-1939), Д.С. Белянкина (1876-1953), А.Н.Зава-рицкого (1884—1952) и других ученых взору человека открылся мно­гообразный и гармоничный мир горных пород. Микроскопические исследования продолжают оставаться одним из главных петрогра­фических методов и поныне.

Новый этап развития петрографии, который начался в 60-х го­дах XX века, связан с внедрением в практику исследований рентге-носпектрального микроанализатора (электронного микрозонда). Принцип действия этого прибора основан на том, что узкий (око­ло 1 мкм) пучок электронов с высокой энергией, попадая на поли­рованную поверхность минерала, возбуждает слагающие его атомы и вызывает рентгеновское излучение. Анализ рентгеновских спек­тров с помощью компьютера позволяет определить качественный

Введение

н абор химических элементов, входящих в состав минерала, а срав­нение с эталонами — оценить их относительные количества. Эле­ктронная петрофафия дает возможность получать сведения о хими­ческом составе, строении и морфологии минеральных зерен с такой полнотой, точностью и быстротой, которые недоступны оптичес­кому методу. В последние годы в петрофафии нашли применение не только микроанализаторы, но и другие современные приборы.

Первые серьезные обобщения, касающиеся происхождения магматических, метаморфических и метасоматических пород, по­явились в 20—40-х годах XX века. Будучи основанными на геологи­ческих и петрофафических наблюдениях при весьма офаниченном экспериментальном материале, они явились примером поразитель­ной интуиции исследователей, стоявших у истоков петрологичес­кой науки, таких как А.Харкер (1859-1939), Н.Боуэн (1887-1956), Р.Дэли (1871-1957), Дж.Тиррел (1883-1961), П.Эскола (1883-1964), Я. Седерхольм (1863-1934), Ф.Ю.Левинсон-Лессинг(1861-1939), А.Н.Заварицкий (1884-1952), В.А. Николаев(1893-1960), Д.С.Кор-жинский (1899-1986), B.C. Соболев (1908-1982).

Плодотворные идеи, высказанные этими и многими другими учеными, а также внедрение новых аналитических и эксперимен­тальных методов сделали возможным стремительный професс пе­трологии во второй половине нашего столетия. Большой объем ин­формации о химическом составе кристаллических и стекловатых фаз, слагающих горные породы, достоверные сведения о темпера­туре и давлении при их формировании позволили в полной мере ис­пользовать физико-химическую теорию для решения петрологиче­ских задач. С конца 50-х годов непрерывно возрастает объем работ и методический уровень экспериментальной петрологии, воспро­изводящей природные процессы в лабораториях.

Благодаря широкому использованию современной аппарату­ры и технологии петрография и петрология превратились в точ­ные науки и заняли одно из ведущих мест среди геологических дис­циплин.

В настоящее время петрофафические и петрологические ис­следования в том или ином объеме выполняются на всех стадиях ге­ологоразведочных работ и включают следующую последователь­ность операций.

1. Полевые наблюдения, выполняемые в процессе геологичес­кого картирования, при документации горных выработок и керна скважин. По результатам этих наблюдений составляется визуальное

Петрография и петрология магматических,метаморфических и метасоматических горных пород

(макроскопическое) описание горных пород и дается их предва­рительная диагностика.

2. Изучение горных пород под микроскопом для получения точ­ ных и полных сведений об их составе и строении, в том числе ко­ личественных характеристик, необходимых для окончательного определения отдельных минералов и породы в целом.

3. Анализ химического состава горных пород и их исследование с помощью специальных лабораторных методов.

4. Синтез геологической, петрографической и геохимической информации и обоснование выводов об условиях формирования по­ род; расчет количественных петрологических моделей с использо­ ванием компьютеров; сопоставление результатов с эксперимен­ тальными данными и в случае необходимости — постановка новых опытов.

Каждая из этих стадий исследований требует профессиональных навыков и умения, а две последние, кроме того,— специальной ап­паратуры. Следует подчеркнуть, что никакие самые совершенные аналитические приемы не могут заменить полевых наблюдений и изучения горных пород под микроскопом. Вместе с тем пренебре­жение точными лабораторными методами не позволяет судить о со­ставе, строении и происхождении горных пород с той степенью конкретности и определенности, которая доступна современной науке.