методичка

желтую и другие окраски. Мрамор слагает пласты, линзы и штокообразные массы в гнейсах, слюдяных и других кристаллических сланцах, а также в осадочных породах. Амфиболит – метаморфическая горная порода, состоящая в основном из роговой обманки, с примесью плагиоклаза, граната, эпидота,

сфена, апатита и др. Структура зернистая (гранобластовая), текстура полосчатая, линейная, реже массивная. Роговики — очень твердые, плотные,

серые, типично контактовые метаморфические породы, обладающие афанитовой структурой и массивной, реже пятнистой текстурой. Большая крепость роговиков при выветривании приводит к появлению скалистых останцов на месте их выходов. Я ш м а – п лотная кремнистая порода первоначально осадочного или реже вулканогенного происхождения,

претерпевшая метаморфизм. Основной составляющей яшм является кварц или халцедон с большим количеством различных примесей.

М е та м о р ф и ч е с к и е ф а ц и и . Под метаморфической фацией (определение ввел финский петролог П. Эскола) понимается совокупность метаморфических пород, достигших химического равновесия при существовавших температурах и давлении. Породы каждой фации характеризуются свойственным ей минеральным составом, включающим наряду с минералами, устойчивыми в широких пределах температур и давлений и встречающимися во многих фациях (например, плагиоклаз, калиевый полевой шпат и особенно кварц),

критические минералы (минералы-индексы), минералы, свойственные только данной фации (устойчивые в узких пределах давлений и температур).

Ассоциации индекс-минералов и создают фациальные комплексы, в пределах которых породы изофациальны. Чаще всего выделяют следующие наиболее важные фации: фация зеленых сланцев – принадлежит к низкой ступени метаморфизма и самым характерным представителем пород этой фации являются зеленые сланцы, формирующиеся по базальтам и их туфам и содержащие в своем составе хлорит, зеленую роговую обманку, эпидот, т.е.

минералы с зеленым оттенком. Наличие голубой роговой обманки или глаукофана характеризует низкие температуры, порядка 300-400° С, но очень высокие давления – 12.108 Па (рис. 2). Голубые (глаукофановые) сланцы

51

маркируют узкие зоны аномально высоких давлений, связанные с действием односторонне направленного давления (бокового сжатия) в зонах разломов. К

зеленосланцевой фации относятся в основном слабоизмененные осадочные породы – серицитовые и хлоритовые сланцы, филлиты, перекристаллизованные песчаники, тальково-карбонатные породы и другие, а также зеленокаменная формация древних магматических комплексов; породы фации эпидотовых амфиболитов – ставролитовые, эпидотовые, альбит-олигоклазовые сланцы,

мраморы, гнейсы, некоторые гнейсо-граниты – также широко распространены.

Характерно появление эпидота, кианита, олигоклаза, граната (альмандина),

ставролита, роговой обманки. Минералы обладают большой плотностью вследствие повышения компактности кристаллической решетки и частичной дегидратации. Породы амфиболитовой фации (гнейсы, дистен-гранат-

слюдяные сланцы, амфиболиты, кварциты, кварц-полевошпатовые породы с гранатом, кианитом, роговой обманкой) образуются в широкой области температур и давлений, соответствующих средней и высокой ступеням метаморфизма. Индекс-минералами являются амфибол, слюды, реже гранаты.

Для этой фации характерны такие породы, как разнообразные кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты. (На примере Японских островов А. Миясиро выделил парные пояса регионального метаморфизма, связанные с зонами субдукции. Первый пояс глаукофановых «голубых» сланцев располагаются близко к Японскому желобу и связывается с действием повышенного давления и низкой температуры (погружение холодного слэба в мантию). На глубине голубые сланцы замещаются эклогитами. Пояса второго типа, которым свойствен метаморфизм амфиболитовой фации, приурочены к основанию вулканических дуг и связаны с повышенным тепловым потоком).

Породы гранулитовой фации представлены крупнокристаллическими разновидностями гнейсов, амфиболитов, мраморов, всевозможных кварц-

полевошпатовых пород с добавлением минералов, характерных для этой фации.

Минералами-индикаторами служат в основном гиперстен, диопсид (в

известковых породах), магнетит, рутил, силлиманит, кордиерит, шпинель и др..

52

Гранулитовая

Эклогитовая

Амфиболитовая Палингенез и анатексис

Эпидотовых

амфиболитов

Зеленых	Пироксено-
сланцев	роговиковая

Санидиновая

Рис. 2 Диаграмма метаморфических фаций

Вместе с породами эпидот-амфиболитовой фации – это самые распространенные породы архейских и протерозойских кристаллических комплексов. Эклогитовая фация занимает несколько обособленное положение среди других фаций. Породы этой фации имеют основной и ультраосновной состав; характерные минералы — омфацит (диопсид, содержащий Na20) и

гранат с высоким содержанием гроссуляровой и пироповой составляющих. В

Породы эклогитовой фации образуются за счет метаморфизма габбро, перидо-

титов, дунитов и амфиболитов, встречаются часто в форме небольших тел,

однако образуют и довольно большие массивы (Южный и Полярный Урал).

Существует точка зрения, в соответствии с которой эклогиты слагают верхнюю часть мантии Земли.

П о л е зн ы е и с к о п а е м ы е м е т а м о р ф о г е н н о г о г е н е зи с а .

Месторождения, непосредственно сформированные в результате метаморфических процессов включают месторождения железа в железистых кварцитах, марганца, золота, урана, титана, меди и полиметаллов, алмазов,

горного хрусталя, графита, кварцитов, яшм, граната, флогопита, керамического сырья (андалузита, силлиманита, кианита), родусит-асбеста, наждака,

53

кровельных сланцев, шунгита, мрамора, нефрита, лазурита и др.

Месторождений: железистых кварцитов (КМА в России, Кривой Рог в Украине,

Минас Жераис в Бразилии др.); металлоносных протерозойских кварцевых конгломератов (Витватерсранд в ЮАР, Жакобина в Бразилии, Блайнд Ривер в Канаде); свинцово-цинковые (Броккен-Хилл в Австралии); метаморфизованных колчеданных руд (Урал, Рудный Алтай в России, Скандинавские каледониды);

наждака (Кузнейцкий Алатау); камнесамоцветного сырья (Памир, Забайкалье,

Китай, Бирма и др.); шунгитов (Карелия).

Лабораторная работа № 6.

Изучение основных групп метаморфических пород. Определение фаций метаморфизма на основе анализа состава индекс-минералов метаморфических пород

Цель работы: Познакомиться с особенностями текстуры, условиями образования метаморфических пород, определение метаморфических фаций по индекс-минералам;

Необходимые материалы: Демонстрационная коллекция метаморфических горных пород, раздаточные наборы с образцами гнейса,

слюдяного сланца, хлоритового сланца, амфиболита, кварцита,

мрамора, серпентинита, филлита, лупы с семикратным увеличением,: 1) таблица определения метаморфических пород, 2) таблица метаморфических фаций.

Порядок выполнения работы:

1.Разделить все предложенные образцы на две группы: сланцеватой

(гнейсовидной, полосчатой, листоватой, очковой, чешуйчатой) и

несланцеватой (афанитовой, массивной) текстуры.

2.Определить название пород каждой группы с помощью таблицы. Сделать описание каждого образца метаморфической породы, пользуясь теоретическим материалом по теме и сведениям таблицы, определить по индекс-минералам фацию метаморфизма, которому подверглась порода.

В.В.Добровольский

180 – 184

54

					Таблица 8
			Таблица для определения метаморфических пород
	А. Породы сланцеватые или сланцевато-зернистые, листоватые, чешуйчатые
	Зернисто-кристаллические, сланцеватые					Тонколистоватые, чешуйчатые
			или полосчатые
				В породе
В породах			чередуются		Породы	Чертятся	Не чертятся
преобладает				светлые и	темно-окрашенные	ногтем	ногтем
светлая окраска				темные
				полосы
							Порода темно-зеленая,
Порода похожа на гранит, но минералы					Порода темно-серая	Порода бледно-	нежирная на ощупь,
расположены послойно, что создает					или черная с	зеленая или	состоит из минерала
полосчатость структуры - гнейс					зеленоватым	серая, жирная на	хлорита – хлоритовый
					оттенком,	ощупь –	сланец
Порода светло-серая,
желтовато-серая,					сланцеватость	тальковый	Порода зеленоватая
содержит в изобилии					выражена	сланец	или серо-зеленая, более
листочки слюды –					недостаточно -		твердая, чем
слюдяной сланец					амфиболит		предыдущая, слабо или
							местами вскипает с HCl
							– зеленый сланец
							Светло-серая порода с
							шелковистым блеском
							на плоскостях
							спайности - филлит
	Б. Породы скрытокристаллические или зернисто-кристаллические, однородные
	Вскипают с HCl					Не вскипают с HCl
Порода зернисто-кристаллическая,					Порода тонкозернистая, белой или светло-серой окраски, в составе
разнообразной окраски, средней					преобладает кварц или слюда - грейзен
твердости – мрамор
					Порода плотная, очень крепкая, серой, желтой, белой или
Порода плотная, зеленовато-бурой,					красноватой окраски, очень твердая – кварцит
желтовато-зеленой или черной окраски,					Порода плотная или яснозернистая, темно-серая или черная с
твердая, местами вскипает с HCl –					зеленоватым оттенком, излом раковистый или неровный – роговик
скарн (известковый)					Порода плотная, темно-зеленая, буровато-зеленая, твердая – скарн
					(магнезиальный)
Порода плотная, темно-зеленая, серо-
зеленая, блеск шелковистый или					Порода плотная, зеленоватой, желтоватой или черной окраски,
матовый,	мягкой	или		средней	иногда пятнистая окраска – серпентинит (змеевик)
твердости, местами или очень слабо					Порода черная, блестящая с раковистым изломом - антрацит
вскипает с HCl – зеленокаменная
порода

55

				Таблица 9
	Таблица метаморфических фаций, пород, комплексов индекс-минералов
Ступени регионального	Метаморфические фации	Температура, давление при	Породы, типичные для	Ассоциация минералов
метаморфизма		формировании фации	данной фации	(выделены – индекс-
				минералы)
	Цеолитовая		Метаморфизованные	Цеолиты
Низкая			осадочные породы
		200-400ºС	Хлоритовые сланцы,	Актинолит, альбит,
	Зеленых сланцев		филлиты, серицитовые	плагиоклаз, хлорит,
			сланцы	мусковит
	Эпидотовых амфиболитов		Эпидотовые сланцы,
Средняя			гнейсы, мраморы, гнейсо-	Эпидот, кианит, олигоклаз,
	Амфиболитовая	500-700ºС	граниты	ставролит, роговая обманка,
		200-800 МПа	Дистен-гранат-слюдяные	биотит, гранат
			сланцы, амфиболиты,
			кварциты
			Мигматиты (инъекционные
			гнейсы)
	Гранулитовая		Гнейсы, кристаллические	Диопсид, гиперстен,
Высшая		700-1000ºС	сланцы, гранулиты,	омфацит, магнетит, рутил,
		400-1200 МПа	амфиболиты, мраморы	силлиманит, кордиерит,
			Эклогиты	шпинель, пироповый
	Эклогитовая		Мигматиты	гранат
				56

Тема 5.

Осадочные породы Осадочные горные породы образуются на поверхности Земли или в

самых верхних слоях литосферы в результате разнообразных геологических процессов:1) накопления или осаждения обломочного материала, полученного при разрушении любых ранее созданных горных пород; 2) химического осаждения из растворов и химических реакций, происходящих в земной коре; 3) в результате жизнедеятельности организмов.

Образование осадочной породы происходит в несколько последовательных этапов:

1.образование исходного материала при выветривании материнских пород

2.перенос этого материала и частичное отложение на путях перемещения

3.отложение осадочного материала

4.переотложение осадков в породы

5.изменение пород в земной коре при прогрессивном развитии осадочного процесса; разрушение и выветривание – при регрессивном.

Взависимости от условий и способа накопления осадочного материала образуются различные генетические и петрографические типы осадочных пород – обломочные, глинистые, хемобиогенные.

К ла с с и ф и к а ц и о н н ы е х а р а к т е р ис ти к и о с а д о ч ны х п о р о д .

Обломочные породы возникают в результате перехода в осадок обломочных частиц или уменьшения скорости транспортирующей среды. Подразделяются по размеру слагающих их частей на:

псефиты (крупнообломочные породы размером от 2 мм до нескольких метров),

псаммиты (пески, размером от 0,1 до 2 мм), и

алевриты (пылеватые породы, размером от 0,01 до 0,1 мм).

Псефиты, в свою очередь, подразделяются по окатанности и размерам

обломков, слагающих эти породы (табл. 9). Название породы определяется тремя её особенностями: обликом породы (рыхлая или сцементированная),

размером обломков и их формой (угловатые и окатанные). Если породы,

57

состоящие из окатанных обломков, сцементированы, они называются конгломератом (например, галечниковый конгломерат - сцементированная порода, состоящая из окатанных обломков размером от 10 до 100 мм). Если сцементирована порода, состоящая из неокатанных обломков, она называется

брекчией (например, порода, состоящая из сцементированных обломков размером более 100 мм, называется глыбистой брекчией).

Таблица 9

Классификация обломков горных пород по размерам и окатанности

Размер	Окатанные обломки	Неокатанные обломки
> 100 мм	Валуны	Глыбы
10-100 мм	Галька	Щебень
2-10 мм	Гравий	Дресва

Пcaммиты (песчаные породы) тaкжe пoдpaздeляютcя пo paзмepaм:

гpyбoзepниcтыe - 1-2 мм

кpyпнoзepниcтыe - 0,5-1 мм

cpeднeзepниcтыe - 0,25-0,5 мм

мeлкoзepниcтыe - 0,1-0,25 мм

Сцементированнные пески называются песчаниками.

Aлeвpиты пo paзмepaм paздeляют нa:

кpyпнoзepниcтыe - 0,05-0,1 мм

мeлкoзepниcтыe - 0,01-0,05 мм

тoнкoзepниcтыe - 0,005-0,01 мм

Сцементированная пылеватая порода называется алевролит.

Кроме размеров фрагментов, в названии обломочных горных пород часто указываются и особенности минералогического или химического состава фрагментов. Например, если псаммиты сложены преимущественно кварцем (в

валовом составе преобладает SiO2), то их называют олигомиктовыми

(бедными) песками; если же они сложены главным образом полевыми шпатами, амфиболами и пироксенами, то их называют полимиктовыми

58

(богатыми) песками. Если обломочная порода сцементирована, то указывается и состав цемента: известковый, глинистый, кремнистый, битуминозный,

железистый и т. д.

Глинистые породы по условиям своего происхождения значительно отличаются от обломочных пород и поэтому обычно выделяются в отдельную группу. Эти породы практически всегда формируются в результате осаждения тонких взвесей в водоёмах, в ходе осаждения обычно проходят целый ряд химических изменений, что сближает их с хемобиогенными породами. К

глинистым относят породы, состоящие преимущественно из частиц менее 0,01

мм; их называют пелитами, если же они сцементированы, их называют

аргиллитами. Они имеют наибольшее распространение, в состав их входят глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. В состав глинистых пород входят обломки кварца, полевых шпатов и т.д.

Хемобиогенные породы образуются только на дне водоемов за счет отложения из растворов различных солей и выпадения на дно отмерших организмов. Они подразделяются по минералогическому составу. Многие из этих пород мономинеральные, т. е. состоят преимущественно из одного минерала. Иногда название породы совпадает с названием минерала

(галоижные и сульфатные породы). Выделяются следующие хемобиогенные породы:

карбонатные (известняк, мел, доломит, мергель)

кремнистые (диатомит, трепел, опока)

галоидные и сульфатные (каменная соль, гипс, ангидрит)

железистые породы (болотные руды)

фосфористые породы (фосфорит)

каустобиолиты (ископаемый уголь, торф)

Наиболее распространенными являются карбонатные породы.

Известняки – это мономинеральные породы, состоящие из кальцита СаСОз.

Хемогенные известняки могут быть кристаллическими,

скрытокристаллическими (пелитоморфными), оолитовыми и кавернозными.

Кристаллические известняки с отчетливо выраженной кристаллической

59

структурой обычно возникают в результате вторичных процессов перекри-

сталлизации; пелитоморфные формируются при медленном осадконакоплении и по внешнему виду напоминают глинистые породы. Оолитовые известняки образуются из мелких (до 1 мм) конкреций — оолитов, возникающих в волноприбойной зоне теплого бассейна, насыщенного карбонатным материалом. Кавернозные известняки (туф или травертин) образуются у выходов на поверхность известковых подземных вод, где происходит быстрое обволакивание известью любых предметов органического или неорганического происхождения. Органогенные известняки сложены преимущественно скелетными формами животных и растительных организмов. В случае четкого преобладания в породе тех или иных организмов породе присваивается второе название (например, коралловый известняк).

Известняки, состоящие из скелетных частей хорошей сохранности,

называются раковинными или ракушняками. Если же в их состав входят обломки раковин – детрит, то они именуются детритовыми. Разновидностью известняков является мел, имеющий тонкокристаллическую структуру и состоящий из мельчайших кристалликов кальцита и обломков микрофауны.

Все известняки активно реагируют на воздействие 5 - 10 %-ной соляной кислоты. Доломит состоит из одноименного минерала, слабо вскипающего от воздействия НС1, эти породы исключительно хемогенного происхождения.

Если в породе обнаруживается органика, сложенная доломитом, то данное обстоятельство указывает на вторичность этого минерала, образовавшегося вследствие замещения им кальцита под воздействием магнезиальных раство-

ров. При различных соотношениях в породе кальцита и доломита возникает целая гамма переходных пород. Мергель — смешанная порода, состоящая наполовину из кальцита и глинистого материала. Он весьма похож на пелитоморфный известняк, но после реакции с НС1 образует грязное пятно из глинистых частиц.

Кремнистые породы, состоящие из оксидных и гидроксидных соединений кремния, также могут быть хемогенными и органогенными образованиями. Органогенные породы представлены диатомитом, состоящим из скорлупок диатомовых водорослей, а хемогенные — трепелом, опокой,

60