Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




14.09.2019


14.09.2019


08.09.2019


03.09.2019


26.08.2019


13.08.2019


13.08.2019


08.08.2019


06.08.2019


30.07.2019





Яндекс.Метрика
         » » Классификация и номенклатура магматических пород

Классификация и номенклатура магматических пород

09.12.2017

Современные классификации магматических пород находятся еще в стадии развития и далеко не удовлетворительны. Среди них можно различать классификации минералогические и классификации химические. Наиболее удобной в настоящее время является классификация горных пород, основанная на минералогическом составе, тем более, что минералогический состав является непосредственным отражением химического состава. При классификации и выборе номенклатуры горных пород большие затруднения представляет то, что между различными породами имеются постепенные переходы. В последнее время предложены новые классификации горных пород, основанные на химическом составе, и самая номенклатура пород совершенно преобразована. Такого рода классификация, созданная американскими петрографами, не нашла почвы для своего дальнейшего развития п, являясь крайне искусственной, не может быть принята в том виде, в каком она существует в настоящее время.

Среди магматических пород мы можем различать глубинные, полуглубинные (малые интрузии) и излившиеся, причем каждой из глубинных пород может соответствовать сходная с ней по составу полуглубинная или излившаяся порода. Ho наряду с этими породами имеются магматические породы, встречавшееся в небольшом количестве, тесно связанные в большинстве случаев с глубинными породами. Эти породы являются продуктами расщепления первичной магмы того пли иного состава или образуются на краях массивов глубинных пород. Так как эти породы очень часто образуют жилы сравнительно небольших размеров, они получили название жильных. Они стоят несколько особняком от излившихся и глубинных пород. С другой стороны, это название сохраняется в настоящее время некоторыми петрографами для большего удобства в описании и классификации ряда второстепенных пород.

Наиболее целесообразно при делении горных пород пользоваться наиболее наглядным признаком, в то же время имеющим генетическое значение. Таким именно признаком и будет признак минералогический по той причине, что он является наиболее полным отражением не только химического состава породы, но и тех условий, в которых порода образовалась, Следовательно, этот принцип имеет преимущество перед чисто химическим. Пользуясь микроскопом, при современном состоянии крисхаллооптики мы можем в ряде случаев легко определять количественный минералогический состав, а тем самым одновременно и химический состав породы.

Большое значение имеют также и структурные особенности, отражающие условия кристаллизации магм. Различные в породах глубинных и излившихся, эти особенности также могут служить очень надежным генетическим признаком, дающим возможность вводить дальнейшие, более дробные подразделения пород. Большое значение имеют и вопросы рудообразования.

Изучение пород показывает, что имеются некоторые чрезвычайно характерные химико-минералогические признаки, которые могут быть положены в основу классификации.

Классификация генетического характера предложена была Шендом. Он различает три основные группы пород, в зависимости от того, насыщены ли были магмы кремнекислотой, сели были насыщены, то в какой степени, если не были насыщены, то какие именно окислы преобладали в ненасыщенной кремне-кислотой магме — щелочные или же магнезиально-железистые. В результате он делит породы следующим образом:

1. Пересыщенные — со свободной кремнекислотой, находящейся в избытке в виде кварца (например граниты).

2. Насыщенные — почти без кварца и без нефелина, лейцита, оливина и других ненасыщенных минералов (например, сиениты, безоливиновые габбро).

3. Ненасыщенные — со свободными ненасыщенными минералами (оливиновые габбро, перидотиты, нефелиновые «сиениты и т. д.).

Среди последних он различает три подгруппы:

1) ненасыщенные с MgO, CaO и Al2O3:

2) ненасыщенные с щелочами;

3) ненасыщенные с щелочами и MgO, FeO и Al2O3.

Большое классификационное значение имеет относительное содержание кремнекислоты и других окислов. Кремнекислота оказывает большое влияние на кристаллизацию магмы. В случае малого содержания летучих компонентов, в первую очередь воды, кислые магмы кристаллизуются с большим трудом: получаются стекловатые породы — риолитовые стекла (Пехштейн, обсидиан, пемзы и др.), В то же время магмы основные, несмотря на почти полное отсутствие летучих компонентов (воды), при остывании хорошо кристаллизуются и дают часто крупнокристаллические породы. Вулканические стекла из основных (базальтовых) магм получаются сравнительно редко (тахилиты).

Большое значение среди породообразующих окислов имеет также глинозем, входящий во многие силикаты.

При большом содержании в магме щелочен глинозем входит в состав полевых шпатов и их заместителей, отчасти также в состав некоторых железисто-магнезиальных минералов (амфиболов, пироксенов и слюд).

В некоторых поводах содержание глинозема опускается до нуля (перидотит). В основных породах, в связи с содержанием в них плагиоклазов, богатых анортитом, содержание глинозема повышается до 20%.

Очень большое значение для классификации горных пород имеет относительное содержание MgO, FeO и Fe2O3, незначительное в породах кислых, значительное в породах основных и в особенности ультраосновных. Основную роль они играют в оливинах, пироксенах, амфиболах, биотитах; в амфиболах к ним присоединяется Na2O, в биотитах — K2O, CaO играет двоякую роль ("двуликий янус"). Часть его соединяется с MgO, FеO, Fе2O3 в темноцветных минералах, другая вместе с Al2O3 и SiO2 идет на образование анортита. Особенно много CaO в основных породах; в кислых содержание CaO уменьшается, а в богатых щелочами сводится к десятым долям процента. Входя в состав некоторых пироксенов и амфиболов, CaO в биотитах отсутствует.

Для классификации горных пород исключительное значение имеет также относительное количество щелочей — Na2O и K2O. Na2O вместе с Al2O3 и SiO2 входит в состав альбита и, следовательно, плагиоклазов, в особенности кислых. Кроме того, Na2O входит в состав заместителей альбита (нефелина п др.). Al2O3, SiO2 и K2O входят в состав ортоклаза и его заместителя — лейцита.

Главные светлые минералы можно расположить следующим образом: калиевые силикаты (ортоклаз, микроклин, лейцит); натровые силикаты (альбит, нефелин); силикаты натрия и кальция (группа плагиоклазов); кальциевые силикаты (анортит). В горных породах, содержащих особенно большое количество щелочей, последние входят в состав эгирина, щелочных амфиболов (рибекит, арфведсонит и др.).

Второстепенное значение имеют TiO2 и MnO. В особенно больших количествах TiO2 присутствует в некоторых базальтах острова Пантеллерия, в титан-авгите некоторых базальтовых пород Приазовья. P2O5 присутствует в значительных количествах в некоторых основных щелочных породах.

Кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций,, натрий, калин составляют 99% всех магматических пород, в том числе один только кислород —40,4%. При исключительно сложном химическом составе, магматические породы отличаются сравнительно очень малым числом присутствующих в них породообразующих минералов, к которым относятся кварц, полевые шпаты, пироксены, оливины, обыкновенные роговые обманки, биотит. Огромное большинство наиболее распространенных пород характеризуется различиями в относительном содержании этих именно минералов.

Среди главных породообразующих минералов легко различаются но окраске (а под микроскопом большей частью также и по показателям преломления) группы минералов темных и светлых, т. е. минералы мафические (оливины, пироксены, амфиболы, биотит) и салические (плагиоклазы, ортоклаз, их заместители и кварц). В зависимости от относительного количества темных и светлых минералов различается и окраска самих магматических пород.

В общем, наиболее темно окрашены ультраосновные и основные породы, с особенно малым содержанием кремнекислоты и большим содержанием железа (перидотиты, габбро), наиболее светло-кислые породы (граниты, риолиты, сиениты, трахиты).

По цвету и по удельному весу одновременно Шенд предложил следующее деление магматических пород:
Тяжелые минералы имеют удельный вес более 2,8; часть тяжелых минералов обладает в то же время светлой окраской (топаз, корунд, андалузит и др.). Их обычно условно причисляют к группе темноокрашенных: по совокупности темно-цветных минералов определяется "индекс окраски" породы.

Обычно в состав магматических пород входит очень мало главных минералов, чаще всего от 3 до 6. Второстепенные минералы присутствуют в значительно большем числе, в особенности в щелочных породах, по относительное содержание их большей частью незначительно. В граните Дортмура подсчитано, например, свыше 20 акцессорных минералов. Характерное исключение — анортозит, иногда состоящий почти исключительно из одного минерала — плагиоклаза.

Магматические породы, содержащие один главный минерал, носят название мономинеральных.

Для главных минералов характерно то, что каждый из них может присутствовать в количестве от о до 100%.

Помимо минералов, продуктов кристаллизации магмы, могут присутствовать минералы, чуждые самой породе, захваченные магмой во время ее поднятия; они носят название ксенокристаллов. Так, в базальтах иногда встречаются чуждые их магме кристаллы кварца.

Минералогический состав магматических пород тесно связан с химическим составом родоначальной магмы. Обычно при вычислениях количеств минералов в магматических породах применяют так называемые стандартные минералы или, согласно терминологии Оллинга, миналы, т. е. упрощенные формулы минералов.

Состав стандартных минералов (норма) или миналов: ортоклаза — KAlSi3O8, альбита — KaAlSi3O8, анортита — CaAl2Si2O8. Природные минералы (твердый раствор) имеют обычно более сложный состав, который носит название мода. Так например, модальный состав ортоклаза — (K,Na) AlSi3O8 с примесью молекул CaAl3Si2O8 и молекул бариевого цельзиана. При застывании одной и той же магмы в зависимости от физико-химических условий могут образоваться различные минералы, и соответствующие породы поэтому также будут иметь не вполне одинаковый минералогический состав. Явления такого рода носят название гетероморфизма.

Биотит кварц <—> ортоклаз + гиперстен (оливин) + магнетит

Роговая обманка <—> авгит + ортопироксен

Роговая обманкаортопироксен оливин + плагиоклаз

Авгит <—> основной плагиоклаз + оливин + диопсид + магнетит

Биотит + ортоклаз + роговая обманка <—> лейцит + оливин + анортит + магнетит

Биотит + плагиоклаз <—> ортоклаз + нефелин + авгит + магнетит

Плагиоклаз (натровый) + оливин + диопсид <—> нефелин + роговая обманка + плагиоклаз (основной)

Ортоклаз + нефелин + авгит <—> лейцит + плагиоклаз + мелилит + оливин.

Гатч и Уэллс, преподававшие раньше петрографию по системе Розенбуша, с разделением пород по содержанию калиевых полевых шпатов и плагиоклазов, по присутствию или отсутствию кварца, по присутствию или отсутствию фельдшпатоидов, отказались от этой системы и пошли по линии применения принципа Шенда с разделением магматических пород по степени насыщения магмы кремнекислотой.

В свое время Циркель и Розенбуш создали традицию применения в петрографии геологического фактора с разделением пород на три группы: абиссальные (большие интрузии), гипабиссальные (дайки и силлы) и эффузивные (потоки и покровы). В связи с такого рода представлениями одни и те же горные породы, состоящие из лабрадора и авгита, стали называться по-разному: габбро (1-я группа), долериты (2-я группа) и, наконец, базальты (3-я группа).

Создание такой классификации магматических пород, которая была бы легко усвояема а применима, а в то же время была бы универсальна — одна из самых трудных задач, стоящих перед петрографами.

Единой общепринятой классификации нет. Некоторые схемы, например Левинсон-Лессинга, основаны на химических признаках, другие, например Розенбуша, исходят из минералогических признаков. Ни те, ни другие не являются удовлетворительными. Химические классификации оставляют в стороне гетероморфизм, широко распространенный среди магматических пород. Пересчет химических анализов в терминах стандартных минералов (системы Кросса, Иддингса, Пирсона и Вашингтона, а также Озанна), разрушает индивидуальность горных пород и принимает во внимание только магму.

Из всего сказанного вытекает, что наиболее рациональна та классификация магматических пород, в основу которой положены одновременно и химико-минералогический, и геологический принципы, т. е. которая охватывает как особенности состава и структуры горных пород, так и условия их залегания в земной коре. Все эти признаки очень тесно связаны между собой. Минералогический состав горных пород непосредственно связан с химическим составом магмы и самих пород, образовавшихся из этой магмы. Он зависит также и от физических условий охлаждения магмы и изменения давления, а понижение температуры и давления обусловлено в значительной степени геологическими факторами. Поэтому рациональная классификация магматических пород должна быть основана на генезисе горных пород и тех магм, из которых они образовались.

Геологические и физико-химические факторы обусловливают миграцию, распределение, концентрацию компонентов магмы, как жидких, так п газообразных, идущих на кристаллизацию породообразующих минералов. Отсюда вытекает и порядок кристаллизации всех минералов, как породообразующих, так и акцессорных, редких и редчайших, с одновременным распределением и накоплением рудных и нерудных полезных ископаемых.

Основы такого рода генетической классификации заложены были по существу еще Мишель-Леви и другими французскими петрографами. Ими впервые обращено было особое внимание на распределение кремнекислоты в магматических породах с разделением их на породы, обогащенные магнезиально-железистыми соединениями (темноцветными минералами), типа базальтов, и резко отличные от них богатые щелочами и кремнекислотой (светлоокрашенные), по преимуществу гранитные.

В дальнейшем мы будем пользоваться классификацией, которая вытекает из схемы Боуэна и сходна со схемой Лаппарана, но в то же время близка к схеме Розенбуша. Семейства пород расположены в ней в несколько ином порядке, чем у Розенбуша, но сохраняют в общем то же значение.

Так как самое существенное в генетической классификации — химический и минералогический состав породы, то в одну группу соединены все породы близкого состава, даже если они имеют различные структуры, породы глубинные и соответствующие им излившиеся. Отличаясь от глубинных физико-химическими условиями своего застывания, излившиеся породы связаны с ними часто непрерывными переходами. Образовавшись из одной и той же магмы, те и другие различаются лишь несущественно по минералогическому и химическому составу, что связано с иными условиями их затвердевания и кристаллизации.

Магматические породы делятся на четыре группы по содержанию темных минералов, известково-натровых полевых шпатов (плагиоклазов), щелочных полевых шпатов и заместителей последних:

1. Породы, состоящие почти исключительно из темных минералов, по схеме Боуэна выделившихся первыми (оливины, ортопироксены). Щелочей мало; полевые шпаты и их заместители отсутствуют или их очень мало.

2. Породы с преобладанием плагиоклаза пли плагиоклазовые.

3. Породы, богатые калиевым полевым шпатом, или ортоклазовые.

4. Породы, в которых содержатся заместители полевых шпатов, или фельдшпатитовые.

Дальнейшие подразделения основаны на присутствии пли отсутствии кварца, на присутствии тех или иных минералов из числа главных.

Классификация, излагаемая в данном руководстве, которую можно назвать классификацией Лаппарана—Лучицкого, представлена далее.

Все группы пород связаны друг с другом постепенными переходами, иногда чрезвычайно тесно. Так, теснейшим образом связаны друг с другом как перидотиты и пироксениты, так и габбро и нориты. Поэтому некоторые петрографы (Заварицкий) предлагают объединить все эти породы в одну группу. Однако характерные различия по их минералогическому составу и по типам полезных ископаемых (или, что то же, различная концентрация определенных элементов) позволяют считать более правильным разделение их на две группы; иначе пришлось бы соединить в одну группу граниты с гранодиоритами и кварцевыми диоритами, граниты с сиенитами и т. д.

Генетические взаимоотношения горных пород, применяя реакционный принцип Боуэна и в связи с его последними схемами образования остаточных магм, можно изобразить в виде следующей схемы, построенной в свете гравитационной диференциации (схема эта является генетическим обоснованием классификации Лаппарана—Лучицкого):
Кроме глубинных и излившихся пород, почти в каждую из выделенных групп входят также и жильные породы, как ашистовке, т. е. нерасщепленные, так и диашистовые. Ашистовые породы почти тождественны с теми глубинными, которые они сопровождают, отличаясь от них структурой. Диашистовые породы представлены двумя крайними типами: с одной стороны, лампрофировые, сравнительно бедные кремнекислотой и богатые железисто-магнезиальными окислами, с другой — аплитовые, сравнительно обогащенные кремнекислотой и обедненные окислами железа и магния. В минералогическом отношении диашистовые породы также приближаются к тем глубинным породам, с которыми они связаны.

Среди жильных пород выделяются пегматиты, образующие крупнозернистые жилы, по составу до известной степени близкие к тем глубинным породам, с которыми они генетически тесно связаны. Пегматиты нередко обладают эвтектической структурой.

Приведенные выше принципы рациональной классификации горных пород и исходных магм в полной мере не осуществлены ни в одной из имеющихся сейчас попыток этого рода. Для того чтобы читатель имел представление о различиях в классификациях отдельных авторов, ниже приводятся классификационные схемы Гатча и Уэллса, Лаппарана—Лучицкого, Левинсон-Лессинга, Гроута, Клооса, Ниггли (как для горных пород, так и для исходных магм).


Химическая классификация Левинсон-Лессинга. Левинсон-Лессинг различает 16 типов магм, которые могут получиться при расщеплении первичной магмы под влиянием тех или иных причин; каждую из магм он характеризует вполне определенной магматической формулой (табл. 17).