Минералы осадочного происхождения

Минералы осадочного происхождения кристаллизуются не из расплава, а выпадают из водных растворов.

Обычно они имеют мелкие размеры и под микроскопом трудно определяются. Поэтому для их диагностики используют лабораторные методы – термический, рентгенометрический и электронно-микроскопический анализы.

Типичными минералами осадочного генезиса является опал, халцедон, каолинит, которые мы рассмотрели.

Самыми распространенными среди осадочных минералов являются кварц и глинистые минералы, затем идут полевые шпаты, карбонаты и кремнезем в виде кремня (халцедона, опал). Менее распространены окислы и годроокислы железа – лимонит и гематит. Среди глинистых кроме каолинита широко распространены монтмориллонит, галлуазат, гидромусковит, глауконит и др.

Группа карбонатов

Широко распространены в осадочных горных пород. Главнейшим является кальцит – CaCO₃, доломит CaMg[CO₃]₂, сидерит – FeCO₃, родохрозит – MnCO₃, магнезит – MgCO₃, анкерит – Ca(Mg,Fe)[CO₃]₂.

Для всех карбонатов характерна псевдоабсорбция и очень высокое двупреломление. Псевдоабсорбция наблюдается при одном николе на всех тех разрезах, где один из показателей преломления имеет величину равную канадскому бальзаму. Явление псевдоабсорбции не наблюдается на разрезах, перпендикулярных оптической оси.

При скрещенных николях появляются перламутровые цвета высших порядков (до белого).

Кальцит. Тригональная сингония. В горных породах обычно присутствует в виде неправильных зерен, часты ромбические зерна. Кальцит – типичный минерал осадочных пород, но он может иметь гидротермальное происхождение и тогда встречается в магматических и метаморфических породах как вторичный. Очень редко бывает магматического происхождения – в карбонатитах.

Оптические свойства. В шлифах бесцветен, но при псевдоабсорбции кажется, что он меняет свою окраску от бесцветной до серой. Характерна спайность по ромбоэдру. Показатели преломления: ng=1,486; np=1,658, np–ng=0,172. Оптически отрицательный и одноосен. Дает отчетливую фигуру одноосного минерала со множеством изохроматических колец.

Все карбонаты имеют большое сходство в шлифах и для отличия их друг от друга необходимо точное определение показателя преломления.

Лекция 7.Последовательность кристаллизации минералов. Реакционный ряд Боуэна

Исследование условий образования минералов из расплава привело Н. Л. Боуэна установлению температурного ряда в последовательности появления того или иного вида главных цветных или светлых силикатов. Этот порядок получил название ряда Боуэна. Экспериментально выяснилось, что из цветных силикатов минералы группы оливина (магнезиальные члены ряда) выделяются из расплава раньше других. Температура кристаллизации форстерита равна 1890º. Этот минерал устойчив при высоких температурах. Форстерит сохраняется также и при низких температурах, если нет реагентов, под влиянием которых он мог бы перейти в другие формы при реакции с ними. Если же в расплаве имеется избыток кремнезема, то при температуре 1570º форстерит реагирует с ним и переходит в ромбический пироксен.

В природе наблюдаются и дальнейшие процессы замещения, а именно: ромбический пироксен (энстатит) может замещаться моноклинным пироксеном, который, в свою очередь, может замещаться амфиболом, а амфибол – биотитом. Образование каждого последующего новообразования – результат реакции предыдущего минерала с расплавом. Обычно ряд не кончается полной переработкой минералов, а остаются реликты первичных, что позволяет установить порядок кристаллизации. Иногда процесс идет до образования полных псевдоморфоз более поздних минералов по более ранним.

Н. И. Свитальским было доказано, что реакционный ряд, установленный Н. Л. Боуэном для магматических пород, сохраняет свою силу и для метаморфических образований, где псевдоморфозы образуются в том же порядке, что и в магматических породах, с той разницей, что в магматических породах процесс идет в расплаве, тогда как при метаморфизме он происходит при постепенном понижении (или повышении) температуры и наложении различных реагентов, циркулирующих в земной коре.

Реакционный ряд Боуэна состоит из двух ветвей. Одну мы рассмотрели. Другая представляет собой ряд салических минералов обычных магматических пород, начинающийся с анортита, температура кристаллизации анортита при обычном давлении 1550º. Плагиоклазы представляют изоморфный ряд полной смесимости двух крайних членов – альбита и анортита, причем температура плавления альбита равна 1100º, т. е. значительно ниже температуры плавления анортита. Промежуточные члены ряда плавятся при разных температурах в указанном диапазоне. Поэтому сначала из расплава при более высокой температуре выделяются основные плагиоклазы, которые по мере остывания расплава вступают с ним в реакцию и переходят в более кислые разности. Окончательный номер плагиоклаза будет соответствовать составу исходного расплава (кислый, средний, основной и т. д.). Эта реакция происходит очень медленно (путем диффузии вещества между твердой и жидкостью). Поэтому, для того, чтобы процесс прошел полностью и кристалл стал однородным, необходимо длительное время остывания, что может происходить только в глубинных условиях (абиссальных). При остывании близ поверхности кристаллизация идет быстро и образуются зональные кристаллы с анортитовым (основным) ядром и более кислой внешней зоной. Это свидетельствует о неравновесных (слишком быстрых) условиях кристаллизации минералов.

Температура кристаллизации альбита находится примерно на уровне выделения фемического минерала – биотита. Следующими членами ветви являются калиевый полевой шпат, кварц и мусковит, что соответствует гранитным магмам.

Другие комбинации минералов, соответствующие различным горизонтам, образуют ассоциации минералов главных групп горных пород.

При определении и описании породообразующих минералов важно выяснить историю их формирования. С этой целью исследуют характер ограничений минералов – идиоморфизм и взаимоотношения их друг с другом. По степени идиоморфизма выделяют три вида зерен.

Идиоморфные минералы ограничены гранями, присущими их природе.

Гипидиоморфные минералы имеют частично ограничения свойственные им, частично ограниченные гранями соседних зерен.

Аллотриоморфные, или ксеноморфные, зерна не имеют свойственных им граней. Их форма определяется исключительно гранями соседних минералов. По степени идиоморфизма можно установить последовательность кристаллизации минералов из расплава. Часто минералы, которые имеют лучшую огранку и большие размеры (особенно это справедливо для эффузивных пород) относятся к более ранним образованиям.

Это правило не касается акцессорных минералов, богатых летучими, редкими и др. элементами, за счет чего они имеют высокую кристаллизационную способность, поэтому обычно не зависимо от времени их кристаллизации имеют вид правильных кристаллов.