Минералогия / Пегматиты / Курсовая работа. Минералогия

Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе

МГРИ-РГГРУ

Кафедра

минералогии, геохимии и петрографии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по минералогии на тему

«Хрусталеносные (камерные) гранитные пегматиты»

Выполнил: ст. гр. РГ-14-2

Васильева Диана

Руководитель: доцент Максимова И. В.

Москва 2015 г.

Содержание

Введение

1. Геологические условия нахождения хрусталеносных пегматитов

2. Строение минеральных тел; текстуры и структуры минеральных агрегатов

3. Минеральный состав и парагенетические ассоциации минералов

4. Поисковые критерии камерных пегматитов

5. Описание минералов

Заключение

Введение

«Пегматиты – сказал еще в 1933 г. Ф. Гесс, - являются, несомненно, самыми своеобразными, самыми противоречивыми,

самыми сложными и потому самыми

интересными образованиями среди горных пород».

Пегматитовый процесс – процесс конечной кристаллизации остаточного магматического расплава, обогащенного летучими компонентами и редкими элементами. Пегматиты образуются в связи с интрузиями всех типов магм, но наиболее распространены и практически важны гранитные пегматиты, а также щелочные – нефелино-сиенитовые и сиенитовые, так как их материнские магмы наиболее богаты летучими компонентами.

Лучше всего изучены гранитные пегматиты, для которых существует группировка по глубинам их образования А И. Гинзбурга и Г.Г. Родионова:

1. Пегматиты весьма больших глубин (более 10 км) – кварц-полевошпатовые (керамические), иногда с редкоземельными минералами.

2. Пегматиты больших глубин (7 – 10 км) – слюдоносные.

3. Пегматиты средних глубин (3,5 – 7 км) – редкометальные.

4. Пегматиты малых глубин (1,5 – 3,5 км) – хрусталеносные (камерные).

В этой курсовой работе будут рассмотрены хрусталеносные гранитные пегматиты. Среди гранитных пегматитов они занимают особое положение. Камерные пегматиты являются источником добычи кварца, флюорита и драгоценных камней. Они имеют не только большое практическое, но и научное значение, поскольку являются удобным для исследования объектом, содержащим важную информацию по магматическому и особенно постмагматическому минералообразованию.

Минеральный состав хрусталеносных пегматитов необычен. Наряду с самоцветами в них находятся минералы, характерные для редкометальных и керамических пегматитов. Так, кроме кварца, полевых шпатов и магнезиально-железистых слюд пегматиты содержат литиевые слюды – циннвальдит и т.д.; минералы бериллия – берилл, фенакит; а также колумбит, мусковит и др.

Данная курсовая работа будет написана на основе данных по камерным пегматитам Волыни (Украина) и Урала.

Основная цель курсовой работы – научиться определять происхождение минералов и минеральных ассоциаций по их генетическим признакам. Это необходимо прежде всего для установления генезиса месторождений полезных ископаемых, а следовательно, для рационального направления поисково-оценочных работ, выявления новых видов минерального сырья и разработки технологических схем его обогащения.

Перед написанием работы я ставила перед собой следующие задачи:

1. Выяснить в какой геологической обстановке протекали процессы минералообразования

2. Изучить текстурно-структурных особенностей минеральных тел и агрегатов для выявления способов и последовательности образования минералов

3. Изучить минеральный состав, парагенетические ассоциации минералов

4. Научиться подбирать нужную информацию в библиотеке, интернете и работать с библиотечным каталогом

5. Научиться документировать минералогические образцы, их текстурно-структурные особенности и генетические признаки

1. Геологические условия нахождения хрусталеносных пегматитов

На сегодняшний день существуют противоречивые сведения о последовательности хода процессов формирования пегматитов. Несмотря на расхождения во мнениях по поводу генезиса пегматитов, все исследователи единодушны в том, что процесс формирования их является очень сложным, длительным, протекавшим в изменившихся физико-химических условиях.

Существует три основных группы теорий:

1. Гипотеза А.Е. Ферсмана

Кристаллизация магмы, содержащей жидкие и летучие компоненты (Н2О, СО2, F, B, Cl, и др.), сопровождается накоплением этих веществ в остаточной части магмы, которая имеет высокую подвижность и пониженную температуру кристаллизации.

Этот расплав накапливается в апикальных частях интрузий и медленно кристаллизуется.

В соответствии с этим А.Е. Ферсман выделял 5 этапов и 11 фаз пегматитообразования.

Магматический этап

Фаза А -завершение отвердевания магмы, 800-9000

Фаза В -эпимагматическая. Образуется аплитовая оторочка 800-7000

Пегматитовые этапы

Фазы С, Д, Е – КПШ+Кв, граф. структура 700-6000.

Ms, турмалин, топаз 600-5000.

Пневматолитовый этап

Фазы F и Q твердая фаза + газовый флюид. Замещение ранее образованных минералов Alb,

Li слюд 500-4000.

Гидротермальный этап

Фазы H-I-K сульфиды, слюды, флюорит, карбонат 400-500.

Гипергенный этап

Фаза L – преобразование в зоне выветривания

2. Гипотеза А.Н.Заварицкого - В.Д.Никитина.

Согласно этой гипотезе, пегматиты образуются по следующей схеме:

1. Происходит внедрение даек м/з гранитов, аплитов, граносиенитов. Магма, из которой формируются дайки насыщена газово-водными растворами. При застывании магмы в форме даек газово-водный раствор находится в состоянии равновесия с кристаллизующейся породой. А.Заварицкий исходил из того, что растворимость летучих компонентов в магме, ограничена, а следовательно – не возникают критические точки, которые есть на диаграмме П.Ниггли.

2. Находящиеся в равновесии газово-водные растворы создают условия для перекристаллизации данных пород. Возникают крупно-гигантозернистые породы (письменные граниты) по составу отвечающие составу исходных пород. Такая собирательная кристаллизация требует длительного времени и условий термостатирования. Система была замкнутой.

3. Вследствие фракционной дистилляции при диффузии газово-водного раствора происходит нарушение химического равновесия. Начинается растворение ранних минералов. Система становится открытой.

4. Из глубинных источников поступают новые порции растворов с теми или иными химическими элементами. Данная стадия отчетливо фиксируется по появлению альбита.

3. Гипотеза Е. Камерона, К. Ландесса.

Эти исследователи по структурно-текстурным составляющим отчётливо делят пегматиты на 2 группы:

а) Зональное заполнение пегматитовой полости.

б) Метасоматическое преобразование раннее образованных пегматитов.

На первом этапе система закрыта для привноса, но открыта для выноса.

На втором этапе система открывается полностью. Происходит полное метасоматическое преобразование пород.

По данной гипотезе физико-химическая система становится открыта с пневматолитового этапа А. Е. Ферсмана.

Рассмотрим генезис хрусталеносных пегматитов по А.Е. Ферсману. Среди гранитов и гранито-гнейсов залегает ряд топазо-берилловых пегматитовых жил, часто соединенных по простиранию кварцевыми и кварцево-полевошпатовыми жилками – «проводниками».

Гранит у контактов жил обычно обогащен биотитом и магнетитом. Жилы имеют зональное строение. От контактов к центру прослеживаются следующие зоны (по А.Е. Ферсману):

а – гранит (геофаза А)

b – аплит с магнетитом и альмандином (геофаза В)

с – письменный гранит мелкозернистый, серый (геофаза С)

d – крупнозернистый пегматоидный агрегат кварца и полевого шпата с зернами топаза и берилла (геофаза D)

е – занорыши (размером 5*1*2 м) с кристаллами калиевого полевого шпата, дымчатого кварца, топаза, бкрилла, альбита зубьевидного и гребенчатого, лепидолита (геофазы E-F); часто заполненны глиной (геофаза L).

2. Строение минеральных тел. Текстуры и структуры минеральных агрегатов.

Хрусталеносные гранитные пегматиты обычно залегают в роговообманково-биотитовых гранитах, протягиваясь в виде узкой полосы вдоль контакта их с основными породами.

Пегматиты характеризуются значительным разнообразием форм и размеров. Среди них выделяются типичные жилы, а также тела жилообразной, шлирообразной, линзообразной и штокообразной форм. Все они в большинстве случаев имеют зональное строение, особенно отчетливое у штокообразных тел. Здесь отмечаются (от периферии к центру) следующие зоны. Вдоль контактов протягиваются маломощные кварц-плагиоклазовые зоны с аплитовой структурой. Затем располагаются, занимая от трети до половины объема тел, зоны графического пегматита. По форме и соотношению блоков калиевого полевого шпата (микроклина) и форме вростков кварца можно выделить классические письменные срастания, лучисто-венчиковые, скелетно- графические, радиально-графические и порфировидно-графические. Между графической зоной и следующей, пегматоидной, расположены агрегаты с так называемой «апографической» структурой, характеризующиеся непостоянными соотношениями кварца и микроклина при реакционных взаимоотношениях между ними.

Значительное развитие имеют также пегматоидные и блоковые зоны, состоящие из кварца, микроклина с выделениями топаза, циннвальдита и вкрапленностью монацита, циркона. Полевошпатовая и кварцевая зоны развиты только местами, первая — в нижних частях пегматитовых тел, вторая — над занорышевыми полостями.

В пегматитах распространены также прожилково-кварцевые структуры замещения, друзовые и полостные (миароловые) структуры растворения. Местами наблюдается развитие альбитизации и грейзенизации. Кварцевое ядро нередко представлено двумя и более обособлениями с неровными очертаниями.

Занорышевые полости представляют собой специфические зоны пегматитовых тел. Форма занорышей повторяет форму тел, объем составляет от 0,01 до 0,1 объема последних. Число занорышей может быть разным, но обычно наблюдается один, сопровождаемый мелкими миаролами и располагающийся под кварцевым ядром. Характерны землистые текстуры заполнения, друзовые, структуры обрушения и растворения, отображающие сложный процесс формирования полостей.

Минеральный состав и парагенетические ассоциации минералов.

Ведущим породообразующим минералом и ценным полезным ископаемым описываемых пегматитов является кварц. Выделено семь его генераций, определяющих различные стадии развития пегматитов. Кварц I (-кварц) — микрозерна различной формы серого, дымчатого, черного оттенков в аплитовых зонах. Они содержат раскристаллизованные кварц-полевошпатовые включения и вторичные включения с температурой гомогенизации (в дальнейшем Т2°), равной 750—900 °С.

Кварц II (-кварц) — ихтиоглипты удлиненной формы с клиновидными сечениями, лучистые агрегаты в графических зонах. Содержат раскристаллизованные первичные включения.

Кварц III ( и -кварц) в апографических участках. Выделения разнообразной формы (прожилковые, изометричные и т.д.), с вторичными включениями (Т₂ = 300 – 500 С).

Кварц IV (-кварц) в пегматоидных и полевошпатовых зонах. Изометричные, часто идиоморфные выделения, блоки. Содержат первичные включения, гомогенезирующиеся в газовую фазу (Т₂ = 650-720 С).

Кварц V (-кварц) в кварцевой зоне. Блоковые выделения и мелкозернистые скопления с первичными включениями (Т₂ = 600 – 650 С).

Кварц VI (-кварц) на контактах между полевошпатовой и кварцевой зонами, в прожилках по спайности калиевого полевого шпата. Ассоциируется с альбитом, содержит вторичные включения (Т₂ = 300 – 400 С).

Кварц VII (-кварц) образует кристаллы в занорышах. Содержит включение как первичные (Т₂ = 240 – 400 С), так и вторичные (Т₂ = 210 – 320 С).

Окраска кварцев чрезвычайно разнообразна. Это проявляется как в зернистых агрегатах, так и в кристаллах. Собственная окраска индивидов нередко перекрывается окраской поверхностных слоев, представленных кварцем поздней генерации («кварцевой рубашкой»), который может быть горным хрусталем или, значительно реже, аметистом.

Серый и молочно-белый кварц – главная составная часть графической, пегматоидной, блоковой зон и кварцевого ядра. Также встречаются желтая и бурая окраски кварца, которые вызваны тонкорассеянными примесями окислов и гидроокислов железа.

Более сложна природа окраски дымчатых разностей кварца. Она бывает различных оттенков – от едва заметных дымчатых через дымчато-бурый до темно-дымчатых, почти черных. Интенсивно окрашенные кристаллы (морион) слабо прозрачны и обладают относительно высокой отражательной способностью. Кварц с дымчатой окраской встречается во всех зонах пегматитов, но распределен крайне неравномерно.

В кристаллах окраска распределена зонально. Наибольший набор зон характерен для кристаллов-гигантов. В нормально сформировавшихся крупных кристаллах наблюдается следующие зоны (от центра к периферии): льдистого (бесцветного, прозрачного), дымчатого кварца и мориона или «сотового», льдистого, дымчатого кварца и мориона. Переходы к дымчатой и морионовой окраске постепенные, а от «сотового» к льдистому или дымчатому – резкие.

Наряду с кварцем полевые шпаты – наиболее распространенные минералы пегматитов. Они представлены калий-натриевыми разновидностями с небольшой примесью кальция и встречаются во всех зонах, где образуют зернистые и блоковые выделения, кристаллы и друзовые сростки.

Калиевые полевые шпаты образуют зерна, блоки и имеют разнообразные оттенки – белые, серые, желтые, изменяющиеся от светлых до темных тонов. Калиевый полевой шпат из первичных зон пегматита является решетчатым упорядоченным максимальным микроклин-микропертитом с пертитами распада и замещения. Для зон, измененных постмагматическим растворами, характерен нерешетчатый, неупорядоченный промежуточный триклинный ортоклаз-микроклин. Такой же калиевый полевой шпат в гранитах, но вблизи пегматитовых тел он приобретает большую степень упорядочения, являясь крипто-решетчатым микроклин-пертитом. Типохимической особенностью калиевых полевых шпатов является уменьшение содержания TiO₂, (Fe₂O₃+FeO) и CaOпри переходе от гранитов к центральным зонам пегматитов.

Плагиоклазы представлены кислыми разностями:

1. олигоклазом № 16 – 26 (в аплитовых зонах)

2. альбит-олигоклазом № 8 – 12 и альбитом I № 6 – 8, образующими пертиты распада в калиевом полевом шпате (в графической и пегматоидной зонах)

3. альбитом II № 0 – 7, образующим многочисленные пертиты замещения (полевошпатовые зоны)

4. альбит III, в виде кристаллов и различных агрегатов в занорышах.

Слюды представлены, в основном, биотитом, литиевым биотитом и мусковитом, циннвальдитом. При переходе от гранитов к аплитовым и графическим зонам у биотитов уменьшаются показатель преломления и содержание железа, возрастает роль фтора и лития. Циннвальдит представлен двумя генерациями: первая – чешуйчатый, в пегматоидной и полевошпатовой зонах, вторая – псевдогесагональные кристаллы в занорышах.

Исходя из морфологии кристаллов среди слюд можно выделить два основных типа:

1. Кристаллы пластинчатого облика и пинакоидального габитуса. Они наиболее характерны для графической зоны и занорышеной области.

2. Кристаллы столбчатого (боченковидного) облика и пирамидального (призматического) габитуса, установленные в пустотах зон и в кварцевом ядре.

Топаз образует две генерации: первую – раннюю – в пегматоидных и полевошпатовых зонах в виде бесцветных пластинчатых кристаллов, вторую – позднюю – в занорышах, представленную разными морфологическими типами зонально-окрашенных кристаллов с хорошо развитыми гранями пинакоида, призмы, дипирамиды. Цвет бывает розовый, голубой и желтый. Размеры топаза различны. В пегматоидной, графической и полевошпатовой зонах минерал образует сравнительно небольшие кристаллы (до 5-9 см). Крупные выделения топаза в занорышах, например, самый крупный кристалл топаза из пегматитов Волыни весил 117 кг.

Берилл – широко распространенный в камерных пегматитах минерал. Обычно кристаллы находятся в занорышевой области. Кристаллы окрашены в зеленоватые тона с желтоватым оттенком различной густоты, редко встречаются индивиды аквамаринового цвета. Облик кристаллов обычно столбчатый или копьевидный.

Флюорит. В пегматитах выделяются три генерации флюорита:

1. Октаэдрические кристаллы зеленого цвета, встречающиеся преимущественно в околозанорышевой области, реже – в пегматоидной зоне.

2. Кубические кристаллы фиолетового цвета в зоне выщелачивания

3. Темно-фиолетовые, почти черные мелкозернистые и землистые агрегаты, находятся в пустотах различных зон, наименее распространенная генерация.

Размер кристаллов не превышает 6-8 см.

4. Поисковые критерии

Поисковые критерии на камерные пегматиты можно разделить на региональные и локальные.

К региональным поисковым критериям относятся:

1. Структурно-текстурные – камерные пегматиты локализуются в экзоконтактовых зонах рапакививидные гранитов с основными породами, особенно при их габбро-норитовом составе.

2. Геолого-петрографические – камерные пегматиты наиболее перспективны в районах с выдержанной зональностью в распределении разновидностей гранитов.

К локальным критериям поисков пегматитов камерного типа относятся:

1. Геологические – камерные пегматиты локализуются на контакте гранитов двух разновидностей: с гранитовой и аплито-пойкилитовой структурой основной массы.

2. Структурные проявляются в связи пегматитов с полями определенных