Магматические горные породы

    В основу модальных классификаций может быть положено ограниченное число признаков. Напомним, что одномерные классификации бывают бинарными или унарными. В первых признаки имеют значения 1 или 0 (наличие или отсутствие): например, кварцевые и бескварцевые, полевошпатовые и бесполевошпатовые, оливиновые и безоливиновые породы. В унарных классификациях признаки являются порядковыми, имеющими несколько градаций: например, породы маложелезистые – нормальные – высокожелезистые. Двумерные классификации (например, по содержаниям оливина и пироксена) легко превращаются в псевдоодномерные классификации с барицентрической шкалой. В трехмерных классификациях (треугольники) группы пород занимают поля, в четырехмерных (тетраэдры) – объемы. Пятимерные классификации – это сдвоенные тетраэдры с минералами-антагонистами в противоположных (полярных) вершинах. При использовании классификаций с большим числом признаков возникают проблемы визуализации.

     В нормативных классификациях вместо реальных объемных содержаний минералов используются "нормы" - содержания условных минералов, полученные при пересчете химических анализов горных пород по определенным алгоритмам. Этот тип классификаций широко применяется при специальных физико-химических исследованиях и нами не рассматривается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Систематика и диагностика магматических пород

 Терминологическая комиссия Петрографического комитета рассматривает систематику  (таксономию) как науку об упорядочении и взаимосвязанной группировке подразделений разного уровня: от типов до разновидностей [30]. Под классификацией пород понимается "…результат распределения их множества по системе таксонов на основании установленных систематикой признаков…" [51, с. 16] (табл. 3.3).

   Выделение типов основано на определении генезиса горных пород – магматические, осадочные, метаморфические, метасоматические и др. В каждом типе выбираются индивидуальные принципы построения более детальных классификаций.

На следующем шаге по содержанию кремнезема производится деление на отряды – кислые, средние, основные и ультраосновные породы. Представители  каждого отряда по общей щелочности (Na2О + K2О) разделены на подотряды  – низкощелочных, нормально щелочных, умеренно щелочных и щелочных пород. При необходимости в двух последних  подотрядах могут быть выделены плюмазитовые (пересыщенные глиноземом) и агпаитовые (пересыщенные щелочными металлами) разности пород. На следующем шаге должны выделяться семейства "…по положению  в системе координат (Na2O + K2O) / SiO2, отраженному в количественно-минералогических признаках" [51, с. 20]. Однако, придерживаясь  такой рекомендации и обращаясь  к построенной в этих координатах TAS-диаграмме, можно идентифицировать лишь излившиеся и гипабиссальные магматиты, так как эта диаграмма "…непригодна  для абиссальных пород" [30, с. 213]. Тем не менее, выделение семейств предусмотрено Кодексом не только для  эффузивных, но также и для глубинных  пород.

Непривычным является и сугубо формальный подход к наименованию семейств  и видов  магматических пород, основанный на множественном и единственном числе соответственно. Первый опыт систематического и целенаправленного выделения семейств магматических пород показал, что их число уже превысило полусотню [69]. И это, судя по всему, не предел, так как существует возможность возведения и других пород в ранг семейства, поскольку принципы квантования поля TAS-диаграммы для абиссальных пород еще окончательно не определены.

Поэтому, не применяя нейтрального, но более многозначного термина "ассоциация", в качестве следующей  таксономической категории нами принята группа в понимании А. Н. Заварицкого [26]. Выделение групп  основано на использовании двух признаков  – условиях формирования пород (фация) и содержании кремнекислоты (химический состав). Данный подход, предусматривающий  обязательный учет наборов типоморфных (главнейших породообразующих) минералов  для каждой группы, дает определенные преимущества при кратком изложении  материала по магматитам. При таком  подходе правомерным представляется выделение группы габбро – базальта как продукта кристаллизации магмы  основного состава (которую уже  невозможно будет называть ни базальтовой, ни тем более долеритовой, габбровой  и т. п.), группы гранита – риолита  – как продукта кристаллизации магмы  кислого состава и т. д. В меньшей  степени это относится к уникальным породам, составляющим особые (усеченные) группы, и часто лишенные других фациальных аналогов (анортозиты, лампрофиры, лампроиты и др.).

В группах выделены виды, являющиеся главным звеном в классификационных  построениях. Это наиболее типичные, традиционно выделяемые и распространенные горные породы – габбро, сиенит, гранодиорит  и др., которые принято называть корневыми. В диагностике вида главную  роль играет количественный минеральный  состав. Дальнейшая детализация названий и обозначение разновидностей (например, миндалекаменный базальт, флогопитсодержащий пироксенит) является прерогативой исследователя.

В зависимости от цели и  полноты изученности определение  горной породы может быть выполнено  на качественном, полуколичественном и количественном уровнях. В полевых  условиях (согласно классификации) порода именуется на уровне группы с учетом текстуры и макроструктуры, числа  найденных минералов и глазомерной  оценки их количественных соотношений (с точностью ±5 %). На втором уровне обычно применяется микроскоп и  определяется вид (рис. 3.1). Эта диагностическая  диаграмма  разработана специально для полнокристаллических пород. При  этом дополнительно учитываются  микротекстура, микроструктура, количественный минеральный состав (с точностью  ±1 %), состав полевых шпатов и темноцветных минералов. На третьем уровне осуществляется наиболее детальное изучение горных пород, им дается полное название и  выделяются разновидности . С этой целью  определяется состав главных породообразующих и дополнительных минералов, оценивается  состав стекла и степень его сохранности, находятся химические, петрохимические, геохимические, изотопные и другие параметры.

   Минералы, участвующие в строении горной породы, являются основополагающим для ее названия и определения классификационной принадлежности. Изверженные породы обычно состоят из 1– 6 минералов, которые являются главными. Остальные минералы присутствуют в малых количествах (дополнительные) или в виде единичных зерен (акцессорные).

   К числу главных минералов относятся кварц, плагиоклазы, калиево-натровый полевой шпат (калишпат), нефелин, оливины, пироксены, амфиболы и др. По внешнему виду и составу они делятся на салические (алюмосиликаты K, Na, Ca) и фемические (силикаты и алюмосиликаты Mg, Fe, Mn). Если в породе определенной группы преобладают салические минералы, она считается лейкократовой ("лейко" – светлый, "кратос" – господствовать), если фемические – меланократовой ("мелано" – темный). Нормальными или мезократовыми ("мезо" – средний) называются породы с установленными Петрографическим кодексом содержаниями темноцветных минералов для каждой группы. Эти породы занимают центральные части полей, выделяемых на классификационных (диагностических) диаграммах.

   Породообразующие минералы, содержащиеся в подчиненном количестве, называются дополнительными. Они находятся в тесном парагенезисе с главными минералами и в некоторых случаях могут учитываться при выделении видов. Например, для ультраосновных пород такими минералами являются плагиоклаз, роговая обманка, флогопит. Если, например, в пироксеновой породе содержание плагиоклаза достигает 10 %, то ее можно отнести к отдельному виду – плагиоклазовому пироксениту.

   Акцессорные минералы (титанит, циркон, магнетит, апатити др.) встречаются в породе в виде единичных зерен. Однако иногда их содержание поднимается до 5–6 %, что позволяет выделять соответствующие разновидности (например, цирконсодержащий сиенит). В некоторых породах появляются примесные минералы (гранат, кордиерит). Их присутствие обычно отражается в названиях, поскольку они могут нести информацию о необычных составах магм или уникальных условиях формирования пород.

   По генетическому признаку среди породообразующих минералов выделяются первично-магматические (устойчивые в условиях кристаллизации), ксеногенные (захваченные магмой из боковых пород), реликтовые (сохранившиеся от замещения) и реакционные (образующиеся по ранним минералам). Корродированные первичные и ксеногенные минералы обычно представлены кварцем (в риолитах), оливином и пироксеном (в габбро). В качестве реакционных минералов выступает ромбический пироксен, развивающийся по оливину, и роговая обманка, образующаяся за счет авгита. Присутствие ксеногенных минералов указывает на близость контакта с вмещающими породами, быстрое внедрение магмы и, как следствие, падение температуры.

   Постмагматические минералы образуются под влиянием остаточных растворов по ранее выделившимся минералам: серпентин и магнетит – по оливину, хлорит – по биотиту и пироксену, канкринит – по нефелину. Экзогенные минералы  появляются на стадии необратимой деградации пород, попавших в обстановку выветривания, в которой разрушение пород происходит при атмосферном давлении и обилии воды. Новые минералы появляются вследствие гидролиза алюмосиликатов. Изменения происходят по всему объему минеральных зерен. Визуально это выражается в помутнении кристаллов и потере блеска. Выветривание имеет повсеместный характер, но его специфика и интенсивность определяются климатом. Наиболее интенсивное разрушение, сопровождающееся образованием кор выветривания (глубиной до нескольких десятков метров), происходит в зонах тропического климата. Мощное влияние на породы оказывает и морозное выветривание в климатических зонах с сезонным протаиванием, где первичные минералы также замещаются глинистыми минералами и гидрослюдами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Структуры и текстуры магматических пород

 Структуры и текстуры пород имеют важное петрогенетическое значение, позволяя судить об условиях кристаллизации магмы. Они отражают порядок выделения минералов и способы их соединения в характерные "узоры", по которым породы легко различаются даже макроскопически. Однако некоторые исследователи не делают различия между структурами и текстурами, а в англо-американской литературе эти термины имеют противоположное толкование.

Структура (лат. structura – строение, расположение, порядок) – особенности  строения горной породы, обусловленные  размером, формой, составом и взаимным соотношением компонентов (кристаллов и стекла). Некоторая часть структур магматитов может быть определена макроскопически, однако большинство из них описывается  с помощью микроскопа. Поэтому  часто они называются микроструктурами и имеют собственные названия.

 По абсолютным размерам зерен (мм) выделяются гиганто- (> 10), крупно- (5–10), средне- (2–5), мелко- (0,5–2) и тонкокристаллическая (0,1–0,5), а также скрытокристаллическая (десятые и сотые доли мм) и стекловатая (кристаллы под микроскопом неразличимы) структуры. По совершенству граней у зерен различают: панидиоморфнозернистую (большинство зерен минералов имеет частично или полностью кристаллографические очертания), гипидиоморфнозернистую (различная степень идиоморфизма зерен) и аллотиоморфнозернистую (зерна не имеют свойственных им очертаний) структуры.

 По относительным размерам зерен различаются равномернозернистая (отражение стабильных условий кристаллизации) и неравномернозернистая (ступенчатая, многоактная кристаллизация) структуры, а среди последних – порфировая (кристаллы в стекле) и порфировидная (кристаллы в мелкозернистой среде, называемой основной массой). По степени раскристаллизованности выделены полно-, полу- и скрытокристаллические, а также стекловатые структуры. Следует иметь в виду, что стекловатая и порфировая структуры свидетельствует лишь только о быстром охлаждении расплава при соприкосновении с воздухом, водой и горными породами. Поэтому они не являются характерным признаком только эффузивных пород, как это было принято считать раньше: в настоящее время известно множество примеров гипабиссальных стеклосодержащих пород.

Для основной массы в неравномернозернистых  породах приняты следующие градации (содержание стекла в об. %): полнокристаллическая (< 20), полукристаллическая (20–80) и  стекловатая (> 80). Порфировидные структуры  свидетельствуют о резкой смене  условий кристаллизации магмы: вначале  образуются отдельные кристаллы (фенокристаллы  или интрателлурические вкрапленники) и/или их сростки (гломеропорфировые  выделения), а затем происходит массовая кристаллизация расплава. Она может  быть связана с инъекцией частично раскристаллизованной магмы в более  холодные вмещающие породы или со ступенчатым понижением давления. Порфировидная  структура может образоваться также  вблизи эвтектической точки. В этом случае разобщенные вкрапленники оказываются  погруженными в микропегматитовый  базис. По степени совершениства  граней различаются панидиоморфнозернистая, гипидиоморфнозернистая и аллотриоморфнозернистая  структуры. Структуры, названия которых  одноименны с названием пород (фонолитовая, фельзитовая, андезитовая, аплитовая, габбровая, долеритовая, гранитная, гранулитовая и др.), будут рассмотрены в  соответствующих разделах.

Текстура (лат. textura – ткань, сплетение, сложение) определяется особенностями  строения горной породы, обусловленными определенным пространственным расположением  составных компонентов (кристаллов, зерен, стекла). Применительно к магматическим  породам текстуры отражают динамику перемещения магмы, а также интенсивность  ее физического и химического  воздействия на вмещающие породы. Различают сингенетические (массивная, директивная, шаровая, пористая, массивная) и эпигенетические типы текстур (миндалекаменная, брекчиевидная). Массивная, или однородная, текстура свидетельствует о стабильности условий кристаллизации магмы по всему объему. Разновидности директивной текстуры могут быть обусловлены закономерной ориентировкой удлиненных кристаллов – линейная текстура, таблитчатых – трахитоидная, слоев – полосчатая, следами течения – флюидальная. Пористая текстура отражает наличие умеренного количества газовых пузырьков размером до 2 мм, пузыристая – бόльшего числа пузырьков и увеличенных их размеров и, наконец, пемзовая – преобладание объема пор над объемом материала перегородок. Форма пор в лавах зависит от вязкости изливающейся магмы, отражая направление ее течения. Шлаковая текстура появляется вследствие спекания вулканических бомб, тефры и пепла.