Классификация магматических горных пород

Министерство  образования и науки российской федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский  
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

Институт природных ресурсов

Кафедра ГРПИ

 

 

 

Реферат

Дисциплина: «Петрография»

Классификация магматических горных пород

 

 

 

 

 

                                                             Выполнил: студент гр. З-2111

                                                                         Сабельфельд А.А

                                                                         Проверил: доцент

Столбова Н.Ф.

 

 

 

Томск 2013г.

Оглавление

Введение 2

Классификация магматических горных пород 3

Химический состав 4

Минеральный состав 7

Фации регионального метаморфизма 10

Заключение 12

Литература 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Классификация — это разработанная  система распределения множества  горных пород по таксономическим  подразделениям на основании определенных химических, минералогических и структурных  признаков. При этом одинаковые по вещественному  составу и структурам породы должны попадать в один и тот же таксон (семейство, ряд, вид и т. д.). Классификация  закрепляет результаты изучения пород  и открывает возможности для  единообразной диагностики горных пород. Самой крупной таксономической единицей, принятой в Петрографическом кодексе, является тип горной породы, который выделяется по механизму ее образования. Выделяют следующие типы горных пород: магматические, метаморфические, осадочные, метасоматические и рудные породы. Ведущим признаком для определения типа горной породы является ее генезис, который определяется в полевых условиях по форме геологических тел и текстурно-структурным особенностям. Дальнейшее подразделение множества горных пород производится по различным, разработанным отдельно для каждого типа пород, сочетаниям структурно-вещественных признаков.

Рекомендуемая Петрографическим кодексом классификация и номенклатура магматических пород базируется на общих принципах многоступенчатой петрографической систематики, которая  предусматривает сочетание минералогических, химических и структурно-текстурных признаков горных пород. В этой систематике, разработанной Терминологической  комиссией Межведомственного Петрографического комитета  там же, магматические породы группируются во взаимоподчиненные таксономические категории, для каждой из которых устанавливаются свои классификационные признаки, обладающие достаточной объективностью.

 

Классификация магматических  горных пород

История создания научной  систематики восходит к прошлому столетию, классическим трудам К. Розенбуша, Ф. Ю. Левинсон-Лессинга и других основоположников современной петрографии-петрологии. В основу классификации магматических положен их генезис, химический и минеральный состав.

По генезису магматические горные породы подразделяются на эффузивные и интрузивные. Интрузивные породы образуются за счёт полной раскристаллизации магматического расплава. Образуются глубоко в недрах Земли (от 5 до 40 км) в течение большого времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Наиболее распространённые интрузивные породы – это граниты, диориты, габбро, сиениты. Эффузивные породы образуются за счёт излияния вулканических лав на поверхность Земли, или в её недрах в приповерхностных условиях (до 5 км). Наиболее распространённые эффузивные породы – это базальты, диабазы, андезиты, андезито-базальты, риолиты, дациты, трахиты.

По степени вторичных  изменений интрузивные породы делятся  на кайнотипные, молодые, неизменённые, и палеотипные, древние, в той или иной степени изменённые и перекристаллизованные главным образом под влиянием времени. Классификация магматических горных пород, процессы при их образовании и основные представители приведены на рис. 1

Рис. 1 Классификация магматических горных пород по происхождению

 

 

Химический состав

Определение вещественного состава  магматических горных пород производится путем установления в них процентного содержания химических элементов (их окислов) и породообразующих минералов. Химический и минеральный составы пород взаимосвязаны, но связь эта сложная, поэтому невозможно путем пересчета химического состава горной породы получить ее минеральный состав, и наоборот. Это объясняется тем, что магматические горные породы близкого химического состава могут иметь различный минеральный состав, так как последний зависит не только от химического состава магмы.

Помимо этого, породообразующие минералы имеют довольно сложный состав, и  содержат различные рассеянные элементы, установление которых оптическими  методами невозможно. Что касается стеклосодержащих вулканических пород, то их вещественный состав можно определить только химическим путем.

Список элементов, которые можно  встретить в том или ином количестве в магматических породах, довольно обширен, в них содержатся практически  все химические элементы. Главными являются: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий, титан и водород, но самый распространенный из них кислород составляет в среднем половину веса магматических пород. Химический состав горных пород выражают окислами соответствующих химических элементов: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O и K₂O. Химический состав пород не соответствует химическому составу магмы, из которой они образовались, так как многие составные части магмы (вода, углекислота, соединения Cl, F и другие летучие соединения) при застывании выделяются из нее.

Разнообразие горных пород объясняется процессами дифференциации магмы. Дифференциация (разделение) магмы — это совокупность различных физико-химических процессов, которые происходят на значительных глубинах и ведут к тому, что разные части единого магматического резервуара обогащаются различными компонентами. Различают магматическую и кристаллизационную дифференциацию.

В основу классификаций магматических  горных пород положен их химический состав. За основу большинства классификаций принято содержание окиси кремния (SiO₂), которое и служит критерием для подразделения пород на группы. Для этого определяют валовой состав породы, то есть процентное содержание всех элементов, входящих в состав породы, выраженных в виде оксидов. Сумма всех элементов в виде оксидов составляет 100 %. Содержание SiO₂ является диагностическим критерием для классификации породы. Если расположить все магматические породы по мере возрастания содержания в них кремнезёма, то получится практически непрерывный ряд. На одном конце его окажутся очень бедные кремнеземом (< 45%) и в то же время богатые магнием и железом, на другом — породы, богатые (> 65 %)кремнезёмом, но с малым содержанием магния и железа.

Процентное содержание окиси кремния  в породе служит определенным критерием  ее кислотности, в связи с чем термином «кислая порода» стали обозначать породы, богатые SiO₂, а «основная порода» — бедные кремнеземом, но обогащенные СаО, MgO, FeO. В таблице 1 приведено подразделение магматических пород по их кислотности. По мере увеличения кислотности пород содержания окислов железа и магния закономерно убывают.

 

Таблица №1
Название	Содержание SiO2	Породы (примеры)
Низко и некремнеземнистые	< 30%	окатыши, обогащенные флотационным метедом
Ультраосновные	30-45%	дунит, перидотит, пироксенит, горнблендит, кимберлит, оливинит
Основные	45-53%	габбро, лабрадорит, базальт, диабаз
Средние	53-64%	сиенит, диорит, трахит, андезит, полевошпатовый порфир, порфирит
Кислые (кислотные)	64-78%	гранит, липарит, кварцевый порфир
Ультракислые	> 78 %	пегматит, аляскит и др.

В обозначенных группах изменяется состав минералов. Ультраосновные породы сложены преимущественно оливинами и пироксенами; в основных к ним присоединяется кальциевый минерал — плагиоклаз. К средним породам относятся главным образом полевошпатовые породы с небольшой примесью железо-магнезиальных минералов. В кислых породах уменьшается содержание магнезиально-железистых и кальциевых силикатов и появляются щелочные полевые шпаты и кварц. В ультракислых породах доля кварца значительно возрастает.

Минеральный состав

Минеральный состав магматических  горных пород также разнообразен: полевые шпаты, кварц, амфиболы, пироксены, слюды, в меньшей степени — оливин, нефелин, лейцит, магнетит, апатит и другие минералы. К породообразующим минералам магматических горных пород, на долю которых приходится около 99 % их общего состава относятся: кварц, калиевые полевые шпаты, плагиоклазы, лейцит, нефелин, пироксены, амфиболы, слюды, оливин и др. Среди акцессорных минералов следует указать: циркон, апатит, рутил, монацит, ильменит, хромит, титанит, ортит и другие; иногда присутствуют и рудные минералы (магнетит, хромит, пирит, пирротин и др.). Выделяют также элементы-примеси, которые присутствуют в породах в очень малых количествах (сотые доли процента): литий, бериллий, бор, олово, медь, хром, никель, хлор, фтор и др.

По происхождению минералы магматических  пород делятся на первичные, образованные в результате кристаллизации самой  магмы и вторичные, образовавшиеся в результате дальнейшего их преобразования, за счет процессов вторичного минералообразования: серицитизация, каолинизация, хлоритизация, серпентинизация и т. д. Под действием этих процессов происходят различные химические реакции, в частности, плагиоклазы преобразуются в серицит, цеолит; пироксены и амфиболы переходят в хлорит, эпидот.

Большое классификационное значение имеет также состав темноцветных минералов. Так, оливин — минерал, недонасыщенный кремнекислотой, встречается главным образом в ультраосновных породах. В средних породах обычно присутствует роговая обманка, а в кислых — биотит. Щелочные породы характеризуются присутствием амфиболов. Не менее важную роль при классификации магматических играют содержание и состав салических минералов, особенно полевых шпатов. Так, состав плагиоклазов отвечает определенной по кислотности группе пород: ультраосновные горные породы не содержат плагиоклазов в числе главных минералов, основные породы содержат основные (богатые кальцием) плагиоклазы, средние породы содержат средние (натриево-кальциевые) плагиоклазы, а для кислых пород характерны кислые (кальциевые) плагиоклазы.

Кварц является типичным минералом  кислых пород, хотя он может присутствовать и в средних, и основных породах. Он образуется тогда, когда содержание SiO₂ в магме превышает то, которое должно вступить в соединение с металлами для образования силикатов.

В то же время, кварц не встречается (за редким исключением) в магматических породах совместно с оливином, не встречаются в одной породе кварц и нефелин. Присутствие оливина в породе служит признаком того, что порода недонасыщена кремнезёмом.

Этот минерал выделяется только из магм, в которых содержание этого окисла недостаточно для образования пироксена. В противном случае оливин не образуется, так как при достаточном количестве в расплаве кремнезёма оливин превращается в энстатит:   

Mg₂SiO₄   +   SiO₂   =  Mg₂Si₂O₆

         Форстерит     Энстатит

(ненасыщенный минерал)  (насыщенный минерал)

Аналогичным путем образуется нефелин, который присутствует лишь в щелочных породах, недосыщенных кремнезёмом. В случае насыщенности магмы кремнезёмом вместо нефелина образуется альбит:

NaAlSiO₄   +   2SiO₂   =   NaAlSi₃O₈

Нефелин    Альбит

(ненасыщенный минерал)  (насыщенный минерал)

Содержание в породе SiO₂ отличается от насыщенности ее состава этим окислом. Последняя зависит как от процентного содержания кремнезема, так и от того, какие основания и в каком относительном количестве содержатся в породе. Действительно, ультраосновные породы недонасыщены кремнезёмом (на это указывает присутствие оливина), а кислые пересыщены этим окислом (это видно из присутствия кварца), однако достаточно бедные кремнезёмом основные породы далеко не всегда им недонасыщены.

Насыщенные кремнезёмом (следовательно, не содержащие оливин и нефелин) разности часто встречаются среди основных и типичны для средних пород. Следует отметить, что общие особенности вещественного состава заметны уже при макроскопическом знакомстве с породой. Вместе с тем иногда недостаточность макроскопического метода очевидна, так как, пользуясь им исследователь не может дать точного определения названия горной породы, поскольку неизвестен состав слагающих ее плагиоклазов и особенностей состава темноцветных минералов.

 

Фации регионального метаморфизма

Породы, образовавшиеся в  результате регионального метаморфизма, подразделяются на основе выделения  минеральных фаций. Если порода принадлежит  какой-то определенной фации, то состав минералов в ней будет полностью  зависеть от состава исходной породы.

Парагенезис (сообщество) минеральных  ассоциаций может быть устойчив в  нескольких фациях, поэтому надо опираться  на типоморфные минералы, присущие узкому интервалу температур и давлений. Чаще всего выделяют три наиболее важные фации - зеленосланцевую, амфиболитовую и гранулитовую.

Первая фация 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^oС, но очень высокие давления - 12^.10⁸ Па (до 12 кбар).