krasnoshchekova_osnovyi_prak_petr_zac

сыщена SiО2 и кварц присутствует практически во всех минеральных ассоциациях. На диаграмму ACF наносятся три главных компонента: [А12О3], [MgO] + [FeO] и [СаО]. Поправки в [FeO] на содержание TiО2 и Fe2О3 вводятся тем же путем, что и для диаграмм AFM. В величину [СаО] вводится поправка на апатит, имеющий формулу 10СаО · 3Р2О5: из общего содержания [СаО] вычитается 10/3 [Р2О5]. Предполагается, что [Na2О] и [K2О] входят в плагиоклаз (в плагиоклазе возможно присутствие небольшого количества K2О в твердом растворе).

Зная, что плагиоклаз присутствует в минеральной ассоциации, и исходя из формул альбита Na2О · А12О3 · 6SiО2 и ортоклаза K2О · А12О3 · 6SiО2, из суммарного количества [А12О3] вычитают [Na2О] и [K2О] и получают значение А. Таким образом получают величины трех компонентов диаграммы: А = [А12О3], С = [СаО] и F = [MgO] + [FeO]. Обратите внимание на то, что F диаграммы ACF отличается от F диаграммы AFM. Ниже приведен еще один пример конкретного расчета (табл. 5).

Таблица 5

Расчет величин AСF основной магматической породы (результаты изображены на диаграмме рис. 36)

Расчеты

А= Al2O3 – Na2О – K2О = 0,0954 – 0,0636 – 0,0033 = 0,0285

С= CaO – 10/3 P2O5 – СО2 = 0,1721 – 0,0043 – 0,0195 = 0,1526

F= MgO + FeO – Fe2O3 – TiО2 = 0,1908 + 0,0619 – 0,0338 – 0,0230 = 0,1959

А+ С + F = 0,3770

А= 7,6 %, С = 40,4 %, F = 52,0 %

Колонка А – весовые проценты окислов в метаморфизованном базальте (Турция). Колонка Б – молекулярные веса (см. приложение).

Колонка В – молекулярные количества.

71

Порядок арифметических операций следующий:

1.Так же как и при расчете диаграммы AFM, делим весовые проценты (колонка А) на молекулярные веса (колонка Б) и получаем молекулярные количества (колонка В).

2.Определяем А с поправкой на алюминий, содержащийся в полевых шпатах:

А= [А12О3] – [Na2О] – [K2О].

3.Определяем величину С с поправкой на количество СаО, связанного в апа-

тите 10СаО · 3Р2О5 и кальците СаО · СО2:

С = [СаО] – 10/3 · [Р2О5] – [СО2].

4. Величину F определяем путем вычитания из [FeO] молекулярных количеств окиси титана и окиси железа, эквивалентных содержанию закиси железа в ильмените и магнетите, и последующим суммированием полученной величины с [MgO]:

[FeO] = [FeO] – [TiО2] – [Fe2О3], F = [MgO] + [FeO].

5.Находим сумму A + C + F.

6.Выражаем А, С и F в процентах от их суммы (A + C + F). Наносим на тройную диаграмму.

Общепринятое положение А, С и F на диаграмме и положение на ней состава породы, который был пересчитан в нашем примере (табл. 5), показано на рис. 36.

Минеральные составы на диа-

граммах AFM и ACF. Если отношения окислов в минералах постоянны, то их составы на диаграммах обычно изображаются точками. Это было уже показано для состава мусковита, определяемого точкой на ребре тетраэдра AKFM. Исключение из этого правила составляют минералы, в кристаллической структуре которых одни элементы могут замещаться другими (например, железо магнием в ромбических пироксенах). Они наносятся на диаграмму в виде линий, если имеется только один вид замещения, как в ромбических пироксенах, и в

виде ограниченных линиями площадей, если таких замещений больше, как, например, в роговых обманках, которые наносят на диаграмму ACF. Длина линий или размер площадей соответствуют масштабам возможных замещений.

На треугольной диаграмме можно разместить несколько минеральных ассоциаций. Необходимо помнить, что в соответствии с правилом фаз на диаграмме могут быть показаны минеральные ассоциации из одного, двух или трех минералов, поскольку на ней отражены только три компонента. Кроме минералов, нанесенных на диаграмму, в породах могут присутствовать другие минералы (например, кварц и мусковит на диаграмме AFM).

Если ни в одном минерале нет катионных замещений, получается сравнительно простая диаграмма, подобная диаграмме, изображенной на рис. 37. Линии, соединяющие точки составов минералов, называются соединительными линиями или коннодами. В минеральной ассоциации породы X будут присутствовать четыре минерала: анортит, гиперстен, диопсид и кварц (присутствие кварца в породе связано с постоянным избытком кремнезема). Минеральная ассоциация породы Y будет со-

72

стоять из трех минералов (анортита, диопсида и кварца), а породы Z – из двух (диопсида и кварца).

Рис. 37. Пример диаграммы ACF с коннодами

Расположение коннод на рис. 37 определяется не только минеральным составом. На рис. 38 показано другое расположение коннод. Эта диаграмма лишена смысла, так как минеральная ассоциация породы X, состоящая из андалузита, диопсида, кордиерита и кварца, в реальных породах не встречается.

Рис. 38. Диаграмма ACF с произвольно нанесенными коннодами

Если в минералах имеют место катионные замещения, диаграммы становятся более сложными. В связи с широко распространенным замещением Fe2+ Mg составы минералов на диаграммах AFM часто изображаются линиями, а не точками. Такой пример приведен на рис. 39. На этой диаграмме хлоритоид, гранат и хлорит имеют ограниченные пределы замещения Fe2+ магнием.

73

Порода Р характеризуется ассоциацией хлоритоид + хлорит + гранат + мусковит + кварц. Составы хлоритоида, граната и хлорита в этой породе представлены, соответственно, разновидностями этих минералов: cdp, gp и ctp.

В породе Q минеральную ассоциацию составляют хлоритоид + хлорит + мусковит + кварц. Хлоритоид в этой ассоциации имеет состав cdq, а хлорит ctq. Для пород Р и Q точки составов сосуществующих минералов соединены коннодами. Точка Q расположена в таком участке диаграммы, где для любой породы можно нанести составы только двух минералов. Линия cdq−ctq является лишь одной из множества коннод, положение которых зависит от отношения Fe2+ к Mg в породе. На диаграмме AFM показано лишь несколько возможных коннод, пересекающих двухминеральное поле.

Для каждой породы можно определить и валовой химический состав, и состав всех слагающих ее Fe- и Mg-содержащих минералов, благодаря чему треугольная диаграмма, типаизображеннойнарис. 39, можетбытьпереведенанаколичественнуюоснову.

Рис. 39. Пример диаграммы AFM Томпсона с коннодами (конноды ниже составов альмандина и хлорита не показаны)

В то же время треугольные диаграммы помогают при рассмотрении возможных минеральных ассоциаций без точного знания пределов колебаний состава минералов. В петрогенетических исследованиях большой интерес представляют диаграммы с произвольно нанесенными коннодами (тонкие линии на рис. 38). Все диаграммы отражают только равновесные ассоциации метаморфических минералов и справедливы только для определенных условий метаморфизма. С изменением степени метаморфизма изменяется и расположение коннод.

Треугольными диаграммами пользуются для изображения минеральных ассоциаций пород различного состава прогрессивно-метаморфизованных толщ. С помощью диаграмм можно сопоставить метаморфические минеральные ассоциации разных районов. Диаграммы AFM, приведенные на рис. 40, показывают изменение минеральных ассоциаций в зависимости от степени метаморфизма в одном из кон- тактово-метаморфических ореолов.

Первым из метаморфических минералов кристаллизуется биотит и немного позже, почти на той же ступени метаморфизма, кордиерит и андалузит. В большинстве контактово-метаморфических пород появление этих минералов сопровождается исчезновением хлорита и хлоритоида, что и демонстрируют приведенные диаграммы.

74

Не имея данных о составе минералов, особенно о составе мусковита и хлорита, нельзя химическими уравнениями описать образование биотита, кордиерита и андалузита. Но поскольку все минеральные ассоциации содержат кварц и мусковит, все они могут быть представлены с помощью диаграмм AFM на рис. 40. Эти диаграммы очень схематичны, так как степень замещения Fe Mg в кордиерите, хлорите и других минералах неизвестна, однако они дают некоторое представление о наблюдаемых минеральных ассоциациях.

Рис. 40. Диаграммы AFM пород из контактово-метаморфического ореола Скиддо (по Р. Мейсону, 1981).

Минеральные ассоциации:

а) аспидных сланцев Скиддо и сланцев внешней зоны ореола; б) промежуточной зоны;

в) внутренней зоны роговиков. Поля составов пород контактового ореола Скиддо оконтурены пунктирной линией

В заключение данной главы необходимо отметить, что автором дана краткая характеристика основных понятий метаморфизма. Тем же, кто намерен более глубоко вникнуть в метаморфические проблемы, рекомендуем изучить четыре тома «Фаций метаморфизма» под редакцией В.С. Соболева, изданных в 1970–1974 гг. и до сих пор остающихся наиболее полной сводкой по проблемам метаморфизма. Желающим же быть в курсе современных разработок в метаморфической геологии и петрологии рекомендуем читать журнал «Journal of Metamorphic Geology». К сожалению, в России нет специализированного журнала, посвященного проблемам метаморфизма. Отдельные статьи по метаморфизму можно найти в журналах «Петрология», «Геология и геофизика», «Геотектоника» и в некоторых других изданиях.

75

2. Выберите соответствующее название микроструктурам метаморфических пород, изображенных на фотографиях шлифов.

1 мм

а)

1. Пойкилобластовая

2. Гранобластовая

3. Порфиробластовая

б)

4. Порфирокластовая

5. Венцовая

6. Симплектитовая

в)

г)

77

3. Дайте названия микроструктурам метаморфических пород, приведенным ниже на рисунке (http://geo.web.ru/ IgMetAtlas, http://ises.iem.ac.ru/presentation).

Удлиненно-призматические и шестоватые кристаллы тремолита в основной массе талька. Николи скрещены

а)

В породе преобладают изометричные зерна кальцита с ровными и извилистыми контурами. Николи скрещены

б)

В породе преобладают субизометричные зерна кварца, пластинки мусковита наблюдаются в подчиненном количестве. Николи скрещены

в)

Порода сложена мелкими зернами плагиоклаза и кварца с извилистыми и зазубренными контурами. Николи скрещены

г)

78

4. На диаграмме PT цифрами 1–10 выделены фации контактового и регионального метаморфизма (по Тернеру).

Фации: 1 – альбит-эпидот-роговиковая,

2– роговообманково-роговиковая,

3– пироксен-роговиковая,

4– санидинитовая,

5– пренит-пумпеллиитовая,

6– зеленых сланцев,

7– амфиболитовая,

8– гранулитовая,

9– глаукофановых сланцев,

10– эклогитовая.

а) Укажите поле РТ, представляющее пироксен-роговиковую фацию.

б) Найдите фацию, для которой характерны минералы изоморфного ряда с

конечной формулой Na2Mg3Al2Si8O22(О)2.

в) Выделите фации, характеризующие метаосновные породы, состоящих из альбита + эпидота + хлорита + актинолита.

г) Найдите соответствующие фации для метапелитовых пород с гранатом в ассоциации с кордиеритом + кпш + кварцем.

д) Укажите фации для известковых пород, имеющих ассоциацию тремолит + кальцит + кварц. Известно также, что прилегающее обнажение состоит из кианитбиотитовых сланцев.

5. Пироксен-полевошпатовый гнейс испытал повторную деформацию и метаморфизм более низкой ступени в присутствии воды. Какие минералы могут образоваться при этом? Дайте название новой породе и назовите тип метаморфизма.

79

6. На схематической карте показан участок осадочных пород, интрудированных плутоном гранодиоритов (рис. 41).

Рис. 41. Схема строения гранодиоритового Плутона, внедрившегося в осадочные породы, и его контактовый ореол:

1 – гранодиориты; 2 – контактово-измененные породы; 3 – глинистые сланцы; 4 – мергели; 5 – внешняя граница ореола; 6 – известняки

а) Опишите типы пород и назовите минералы, которые должны встречаться в районах, обозначенных буквами А, B, C.

б) Отметьте на карте местонахождение районов, где возможны породы следующих минеральных ассоциаций:

кальцит + доломит, биотит + кварц + хиастолит,

силлиманит + кварц + биотит.

7.Составьте схематическую диаграмму района, в котором почти вертикальный гранитный плутон внедрился в осадочные породы. Отметьте на своей диаграмме:

а) неизмененные осадочные породы; б) зоны контактового метаморфизма низкой, средней и высокой ступени.

8.Перечислите минералы-индексы в метаморфизованных пелитовых породах

исгруппируйте их согласно ступени метаморфизма.

9.На рисунке приведена диаграмма РТ, иллюстрирующая условия, благоприятствующие преобразованию пелитовых пород в сланцы.

80