Петрология. I. Основы кристаллооптики и породообразующие минералы - Маракушев A.A.
ISBN 5-89176-104-1
Скачать (прямая ссылка):
Основателем американской петрографической школы можно считать H JI .Боуэна, посвятившего свои исследования эволюции изверженных горных пород [Bowen, 1928]. Особенно важными для петрологии стали проводимые в этой школе экспериментальные исследования сишжатных расплавов под водным давлением, начало которых было положено опытами Р.У.Го-рансона [Goranson, 1936]. Они выявили понижение под влиянием водного давления температуры кристаллизации расплавов на несколько сотен градусов, определившее пршщипиальное различие между вулканической (высокотемпературной, 1000-14000C) иплутонической (низкотемпературной, 700— 8000C) фациями магматизма. Эти эксперименты хорошо согласуются с современными данными минералогической термометрии [Перчук, Рябчиков, 1976] и структурными особенностями минералов вулкашгческих и плутонических горных пород.
Образовашю петрографических школ в России было связано с именами Ф.Ю.Левинсон-Лессинга (1861-1939), В.Н.Лодочникова (1887-1942), А. Н.Заварицкого, Д.С.Коржинского (1899-1985) и многих других исследователей. Настоящее учебное руководство по петрологии основано на синтезе достижений по-существу всех зарубежных и отечественных научных на
20
Введение в курс петрологии
правлений. Объединив в своих трудах петрологию и химическую термодинамику, Д.С.Коржршсюлт разработал физико-химическую основу анализа па-рагенезисовминералов, целью которого является выявление условий образования горных пород эндогенного происхождения в отношении глубинных параметров (температуры, давления, геохимической обстановки), подвоз-действием которых осуществляются петрогенетические процессы. Это имеет такое же значение, как учение о фациях для осадочных пород. Главными объектами петрологических исследований являются парагенезисы минералов (их ассоциации, составляющие горные породы). В этом состоит отличие петрологических исследований от минералогических, объектами которых служат отдельно взятые минералы. Однако минералогия относится к наиболее близким к петрологии смежным наукам. Особенно важно знание породообразующих минералов (полевых шпатов и фельдшпатоидов, оливина, пи-роксенов, амфиболов, слюд, простых и сложных оксидов), диагностике которых посвящается первый том предлагаемого учебника.
Другой смежной с петрологией наукой является учение о рудных месторождениях, объекты которого (руды) сложены рудными минералами (сульфиды, оксиды, самородные минералы и др.), отличающимися отпет-р о генных минералов тем, что из них возможно промышленное извлечение металлов. Рудные минералы (в основном сульфиды и оксиды) в горных породах содержатся в виде примеси и являются акцессорными (лат. accessories - придаточный, до по лните льный), их содержание редко достигает первых пр оцентов. Однако с повышением их содержания горные породы могут приобретать значение руды и использоваться промышленностью для извлечения металлов. Примером может служить гора Качка-нар на Урале (вблизи г. Нижний Тагил), сложенная магматическими породами -клинопироксенитами, которые состоят преимущественно из кли-нопироксена Ca(Mg5Fe)Si2O6, но они содержат такую значительную примесь богатого титаном магнетита (Fe3O4), которая позволила разрабатывать эти породы в качестве руды для извлечения железа. Другим примером могут служить метасоматические породы ~ грейзены, состоящие из кварца, белой слюды (мусковита) и акцессорного касситерита (SnO2). Его содержание м о жег возр астать с превращением грейзена во вкрапленную руду на олово. Приведенными примерами подчеркивается условность в ряде случаев разделения руда - порода. Близки также и теоретические аспекты рассматриваемых наук. Важным направлением является разработка петр о логических моделей рудообразования, отражающих связи между рудными месторождениями и конкретными типами горных пород. На этом основаны петрографические критерии, широко используемые при поисках рудных месторождений. Важную роль на этом пути играют ис
Введение в курс петрологии
21
следования метасоматических пород, теория образования которых была разработана Д.С.Коршшским.
Важно подчеркнуть также тесные связи петрографии с геофизикой, особенно в части выявления распространенное™ петрографических объектов на глубину. HanpHMq), огромные плутоны гранитов, выявляемые геологическим картированием на земной поверхности, на заре петрографических исследований рассматривались в аспекте неограниченного распространения их на глубину. Однако геофизические исследования (особенно сейсмика) выявили подошвы этих плутонов на глубинах в несколько километров, что пршадшиально изменяло концепцию формирования гранип-шхплутонов. Они формировались большей частью на месте складчатыхвулканогенно-оса-дочных толщ (содержат их ксенолиты), и механизм их формирования рассматривался на основе гипотезы обрушения кровли. Согласно этой гипотезе, поступающая из глубины гранитная магма занимала место складчатых формаций путем обрушения и погружения их блоков на бесконечную глубину. Обнаружение геофизическими исследованиями подошвы гранитных плутонов на умеренной глубине естественно исключило подобные представления. Стало ясно, что в ходе формирования гранитных плутонов граншная маша зшещшавужшогешю-осадоч1шетч)1Дщт, геологическое доказательство чего было получено при изучении ксенолитов вулканогенно-осадочных пород. Оказалось, что они находятся в гранитах на месте своего первоначального залегания, обрисовывая первичную складчатую структуру вулканогенно-осадочных толщ, замещенныхграшпиыми плутонами. Теория магматического замещения, разработанная Д.С.Коржинским, хорошо объясняетвыявленные геофизикой особенности строения гранитных плутонов, имеющих ограниченную распростр аненность на глубину. Согласно этой теории, внедрение в слоистые толщи поднимающихся из глубины магм происходит в сопровождении потоков фшп>трующихся через расплавы флюидов, названных транс-магматическими. Они насыщались компонентами внедряющейся магмы и растворяли с ихвыносом главным образом избыточные по отношению к ней компоненты. Этим они способствовали продвиженшо магм во вмещающие породы (их интрузии) и селективному усвоению магмой компонентов замещаемых слоистых толщ. Этот процесс наглядно выражен в образовании мигматитов - промежуточных пород, в которых сохраняется еще много материала субстрата, замещаемого гранитной магмой с образованием сложных инъекций, послойных и жшгковидных внедрений. При этом замещаемый !рашниой магмой субстрат подвергается метаморфическим преобразованиям с изменением исходного состава в направлении приближения к составу внедряющегося гранита под воздействием трансмагматическихфлюидов. Эта тенденция метаморфического приближения к грангггу состава самых раз лги
