Главная
Среди минералов магматических пород различают главные и второстепенные.
К главным относятся наиболее распространенные минералы, присутствие которых обусловливает отнесение горных пород к тому или иному типу. Так, главными минералами гранита являются кварц, калиевый полевой шпат (ортоклаз или микроклин), темные минералы (биотит, роговая обманка или пироксен), иногда мусковит, главными минералами габбро — клинопироксен, основной плагиоклаз.
Из числа лейкократовых минералов, т. е. светлоокрашенных, обогащенных щелочами или кальцием, по преимуществу силикатов, содержащих глинозем, главными являются кварц, ортоклаз, микроклин, плагиоклазы, заместители нолевых шпатов — нефелин, лейцит и др., иногда мусковит; из числа меланократовых, т. е. темноокрашенных, магнезиально-железистых силикатов — оливин, пироксены, амфиболы, биотит.
Главные минералы характеризуются следующими петрологическими особенностями.
1. Кварц присутствует в магматических породах лишь в том случае, когда в магме имеется достаточное количество кремнекислоты, которая остается свободной, т. е. не идет на образование полевых шпатов, пироксенов, амфиболов и других силикатов. Силикаты, богатые щелочами, богаты также и кремнекислотой, силикаты же, богатые кальцием, магнием и железом, сравнительно бедны ею. Поэтому чем богаче магма окислами, входящими в состав группы fm Ниггли (b Заварицкого), тем меньше кремнекислоты может присутствовать в породе, но кварц все же получится, так как окислы группы fm соединяются с небольшим сравнительно количеством кремнекислоты. Кварц устойчив при атмосферном давлении и температуре, начиная ниже нуля и вплоть до 870°. При том же давлении, но при более высоких температурах являются устойчивыми другие модификации кремнекислоты, именно при температурах 870°—1470° — тридимит, выше 1470° — кристобалит (при температуре 1713° последний плавится). При медленном охлаждении или в присутствии минерализаторов при температуре ниже 870° как тридимит, так и кристобалит постепенно переходят в кварц, поэтому в глубинных породах мы находим только кварц. В свою очередь кварц имеет две модификации с инверсией а-кварца при температуре ниже 573° в в-кварц. 13 горных породах, выкристаллизовавшихся ори более высокой температуре, чем 573°, мы находим только а-кварц; в ряде крупнозернистых гранитов, в пегматитах, кварцевых жилах присутствует в-кварц.
В излившихся породах иногда может присутствовать кристобалит. Он известен в базальтах, андезитах, дацитах и других породах Кавказа и Закавказья; невидимому, широко распространен кристобалит в новейших альпийских лавах.
2. Щелочные полевые шпаты (ортоклаз и микроклин по 64,7 % SiO2 и альбит 68,8 % SiO2) и их заместители (лейцит 55% SiO3, нефелин —около 44% SiO3, содалит 37% SiO2, нозеан и гаюин по 32% SiO2) в наибольшем количестве присутствуют в породах, особенно богатых щелочами. Поэтому чем более богата порода окислами группы ей Ниггли (а Заварицкого), тем она богаче этими минералами: в присутствии достаточного количества кремнекислоты выделяются щелочные нолевые шпаты; если же в породе присутствует сравнительно небольшое количество кремнекислоты, то ее может быть недостаточно для образования щелочных полевых шпатов, и в таком случае вместо последних выделяются минералы, замещающие их, главным образом лейцит или нефелин. При особенно малом количестве кремнекислоты и большом содержании щелочей могут присутствовать только их заместители; если присутствуют эти последние, кварц во всех таких случаях отсутствует.
Нередко калиевые полевые шпаты выделяются в изоморфной смеси с альбитом (анальбитом). При температуре ниже 1000 ортоклаз сохраняет свою структуру моноклинного кристалла, моноклинный же анальбит переходит в триклинный альбит и выделяется, образуя характерные криптопертитовые и микропертитовые структуры.
Часто встречаются тройные изоморфные смеси калиевых полевых шпатов (Or) с натровыми (Ab) и кальциевыми (Аn); в таком случае могут получиться натровые ортоклазы — анортоклазы, состав которых иногда может быть изображен формулой Oro AbmAnr(m>o).
3. Анортит (43,3% SiO2) присутствует в магматических породах в тем большем количестве, чем больше содержится в них CaO (с Ниггли); он почти всегда входит в состав плагиоклазов, образуя изоморфные смеси с альбитом; состав плагиоклазов зависит от относительного количества обоих полевых шпатов.
Кварц, полевые шпаты и их заместители в общем обладают светлой окраской; те породы, которые особенно богаты этими минералами, обладают наиболее светлой окраской, их поэтому и называют лейкократовыми составными частями.
4. Пироксены, амфиболы, биотит и оливин в наибольшем количестве выделяются из тех магм, которые особенно богаты окислами группы fm Ниггли. Чем беднее магма кремнекислотой, тем больше метасиликаты (пироксены) замещаются более бедным кремнекислотой ортосиликатом — оливином (30—12% SiО2). Минералы этой группы обыкновенно обладают темной, почти черной окраской: присутствие их сообщает породе темную окраску — меланократовые составные части. В породах, особенно богатых натрием, видную роль играют содержащие натрий (щелочные) амфиболы и пироксены. В породах, образовавшихся из более кислых магм, притом богатых минерализаторами, преобладающую роль играет биотит, характеризующийся содержанием довольно значительного количества ОН (1,4—5,3% В породах, более бедных кремнекислотой, магмы которых более бедны минерализаторами, например в сиенитах, диоритах, выделяются по преимуществу роговые обманки, отличающиеся обычно незначительным содержанием ОН (до 2,8% Н2O). Наконец, если порода еще более бедна кремнекислотой или же магма была особенно бедна минерализаторами, то по преимуществу выделяются не содержащие OН пироксены (например в габбро, норитах и других основных породах). Все эти минералы образуют часто довольно сложного состава твердые растворы. Из амфиболов в магматических породах присутствуют только моноклинные, из пироксенов — как моноклинные, так и ромбические.
5. Mускивит встречается как первичная составная часть только в кислых и достаточно богатых калием магматических породах, притом только в тех случаях, когда магма, давшая начало данной породе (граниту), была особенно богата минерализаторами. Первичный мусковит не встречается вместе с роговой обманкой и пироксенами.
Количество рудных минералов, встречающихся в магматических породах, значительно. Их насчитывается около 35; из них особенно часто встречаются магнетит, ильменит, хромит, пирротин, халькопирит, пирит, пентландит. Магнетит и ильменит обычно относятся к более ранним образованиям, чем силикаты.
Часто выделяют минералы контаминирующие, которые образуются во время кристаллизации магмы в результате захвата и ассимиляции соседних пород. Они отличаются своим химическим составом и не характерны для нормального состава магмы. Такие минералы образуются прежде всего при захвате магмой соседних глинистых пород. В процессе ассимиляции, в этом случае, происходит обогащение глиноземом гранитной магмы и выделяются богатые глиноземом минералы, в их числе силлиманит, плеонаст, ставролит, гранат (альмандин) и т. д. В случае ассимиляции карбонатных пород в этих магмах, обогащающихся CaCO3, образуются минералы, обогащенные CaO, как, например, волластонит, скаполиты, гроссуляр, диопсид, эпидот, в случае ассимиляции доломитовых пород — хондродит и др.
К второстепенный относятся минералы, присутствующие в магматических породах в незначительном количестве. Некоторые из них можно отнести к характерным минералам, присутствие которых придает породе дополнительное видовое название, как кордиерит, топаз, турмалин, гранаты. Другие присутствуют в крайне различных относительных количествах. Некоторые из них относятся к викариирующим, т. е. заменяющим друг друга: турмалин, замещающий слюды, канкринит, замещающий нефелин, и т. д.
Среди второстепенных минералов выделяют также минералы акцессорные, присутствующие о Зычно в количествах настолько малых, что в штуфах на них не обращают внимания и отмечают их только при исследовании иод микроскопом. Присутствие или отсутствие их не отражается сколько-нибудь заметно на характере самой породы.
К акцессорным относятся минералы: апатит, циркон, титанит, монацит, касситерит, различные рудные (магнетит, титано-магнетит, ильменит и др.) Большое число акцессорных минералок содержат в своем составе редкие, редчайшие и другие ценные металлы и потому имеют очень крупное значение. He менее велико их значение как минералов корреляционных, дающих возможность, независимо от окаменелостей, устанавливать одинаковый возраст определенных слоев осадочных пород, обнажающихся иногда и на значительных расстояниях друг от друга.
Главные минералы присутствуют обычно в количествах не менее 10%, в ряде случаев преобладают и составляют 70%, породы. Количество акцессорных минералов в породе равно примерно 1% и редко достигает 3%.
В зависимости от условий образования различают следующие генетические типы минералов:
1. Эндогенные, генезис которых непосредственно связан с магматическими процессами. Их называют обычно также первичными.
2. Экзогенные или вторичные, образовавшиеся из первичных минералов в результате передвижения их в более высокие горизонты, где они под влиянием экзогенных процессов замещают ранее образовавшиеся минералы. Например: серицит и каолинит замещают полевые шпаты; хлорит —магнезиально-железистые глиноземсодержащие минералы, вроде биотита или роговой обманке; серпентин — безглиноземный магнезиально-железистый минерал — обычно развивается как вторичный по оливину. В некоторых случаях процесс образования вторичных минералов может быть сравнительно сложным. Таков, например, процесс мусковитизации кислых и средних полевых шпатов: происходит разрушение плагиоклаза к переход в мусковит изоморфной примеси минала ортоклаза, содержащего калий; в других случаях может происходить при внос K2O из рядом расположенных калийсодержащих первичных минералов. В количественном отношении экзогенные минералы обычно играют подчиненную роль.
Первыми продуктами кристаллизации магмы являются железорудные минералы и апатит. Другие продукты кристаллизации магмы — полевые шпаты с фельдшпатоидами, оливины, пироксены, амфиболы и биотит — обычно играют роль главных минералов. Они содержат в твердом растворе примеси и других элементов, замещающих натрий, калий, кальций, магний, железо, алюминий и кремнекислоту.
Кремний — изоморфно замещается германием.
Алюминии — изоморфно замещается галлием, железо м, титаном, скандием, хромом и ванадием.
Кальций, натрий — изоморфно замещаются барием, стронцием, цезием, рубидием, слабее литием.
В пегматитовых остаточных расплавах, обогащенных летучими компонентами, могут выделяться в порядке нормального процесса кристаллизации редкие земли, Zr, Hf, Th, Ti (частью) Nb, Ta, W, U, Sn, Li (частью), Be, В. Эти элементы входят как главные составные части в такие минералы, как пирохлор, эвксенит, гадолинит, монацит, торит, фергусонит, колумбит, берилл, сподумен и многие другие.
Барт обращает внимание, как на характерное, явление, на то, что такой сильно литофильный элемент, как Rb, полностью изоморфный по отношению к К, никогда не образует самостоятельных минералов, но всегда встречается лишь в виде изоморфной примеси в различных калиевых минералах. То же относится к Ba, Sr, Cs, часто примешанным к твердым растворам полевых шпатов и крайне редко образующим самостоятельные кристаллы в остаточных магматических расплавах.
