» » Породообразующие минералы магматических пород

Породообразующие минералы магматических пород

01.08.2016

Минеральный состав магматической породы обусловлен главным образом химическим составом магмы и термодинамическими условиями ее охлаждения. Например, в результате охлаждения (кристаллизации) магмы на поверхности земли или па глубине калиевый полевой шпат в первом случае выделяется в форме санидина, во втором — в виде отроклаза или микроклипа; лейцит образуется в щелочных эффузивных породах, а в щелочных интрузивных породах содержится смесь ортоклаза и нефелина. Следовательно, в магматических породах минеральный состав имеет генетическое значение.
В составе всех главных породообразующих минералов ведущую роль играет кремнезем. В зависимости от его количества магматические породы подразделяют на кремнекислотные, среднекремнекислотные, основные и ультраосновные. В кремнекислотных (кислых) магматических породах содержится кварц, для средне-кремнекислотных (средних) пород он не характерен, так как в них SiO3 полностью соединен с основаниями, образуя силикатные минералы. В основных и особенно ультраосновных породах имеется дефицит SiO2, т. е. последний не удовлетворяет потребности всех основных элементов, вследствие чего возникают недосыщенные SiO2 силикаты, например оливин (Mg, Fe)3 SiO4. При содержании в кристаллизующейся магме SiO2 в соответствующем количестве образуется насыщенный кремнеземом минерал - пироксен (Mg, Fe)2Si2O6. Если на уже существующий оливин воздействуют постмагматические кремнесодержащие растворы, он становится неустойчивым и может перейти в пироксен по реакции
(Mg, Fe)2SiO4 + SiO2 → (Mg, Fe)2Si2O6.

Обычные магматические, особенно интрузивные, и метаморфические породообразующие минералы образуют определенные сообщества (ассоциации): наличие в этих породах какого-либо минерала указывает на существование или отсутствие другого определенного минерала. Установлено, что кварц никогда не встречается вместе с фельдшпатоидами (нефелином, лейцитом), оливин — вместе с ортоклазом, роговой обманкой и кварцем; щелочной пироксен и щелочной амфибол наблюдаются только в щелочных породах и часто вместе с нефелином.
Породообразующие минералы магматических пород разделяются на две группы: первичные (собственно магматические) и вторичные (постмагматнческие, метаморфические, метасоматические). Кроме того, породообразующие минералы по их количественной роли делятся на главные и акцессорные [лат. «акцессориус» — привходящий]. Первые из них почти целиком слагают магматическую породу, число их в определенной породе обычно не превышает 5—6; иногда встречаются почти одно- и двуминеральные породы. Исходя из количественных соотношений главных породообразующих минералов диагностируют породу, устанавливают условия ее кристаллизации и т. д.
Акцессорные минералы — это минералы, содержащиеся в породе в незначительных количествах (обычно не более 2—3%), поэтому для диагностики горной породы они непригодны, помогут способствовать установлению происхождения горной породы, а также служить корреляционным признаком.
По химическому составу и цвету главные породообразующие минералы делятся на две группы: бесцветные (салические, лейкократовые), и цветные (железомагнезиальные, фемические, меланократовые). К первой группе относятся плагиоклазы (альбит, олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит), калиево-натриевые полевые шпаты (санидин, ортоклаз, микроклин), фельдшпатоиды (нефелин, лейцит, содалит), мусковит и кварц, ко второй — оливин (форстерит, фаялит), ортопироксен (энстатит, гиперстен, бронзнт), клинопироксен (диопсид, авгит, пижонит, эгирин), амфибол (роговая обманка обыкновенная и базальтическая, арфведсонит, рибекит, баркевикит) и биотит.
Обычные акцессорные минералы — циркон, апатит, ортит, гранат, кальцит (в качестве акцессорного минерала встречается во многих магматических породах), турмалин (встречается в кремнекислотных породах), рутил, сфен или титанит (содержится в кремнекислотных и щелочных породах), шпинель, рудные минералы — магнетит, гематит, ильменит (входят почти во все магматические породы), хромит (обычный акцессорный минерал ультрамафитов и мафитов).
Вторичные (постмагматические, эпимагматические, метаморфические) низкотемпературные минералы (гидратированные) следующие: серпентин, иддингсит, тальк, хлорит, тремолит, актинолит, цоизит, эпидот, серицит, мусковит, каолинит, пренит, цеолит, карбонат и др. К вторичным породообразующим минералам относятся также продукты экзогенных процессов, наличие которых в магматических породах вполне возможно.
В настоящее время не вызывает сомнения, что многие так называемые «первичные» минералы на самом деле являются продуктами последующего преобразования (метаморфизма) истинно первичных породообразующих минералов. К ним, в частности, относятся некоторые кислые плагиоклазы, микроклин, амфиболы, слюды, гранаты, рудные минералы, кальцит и др. Поэтому при характеристике породообразующих минералов строгое их разграничение не всегда возможно. А.А. Маракушевым разработана первая общая, хотя по словам самого же автора, пока еще не совершенная, систематика силикатов и алюмосиликатов (рис. 19).
Породообразующие минералы магматических пород

В I группу наиболее кислотных минералов он поместил совместно с кварцем, рутилом, гематитом такие минералы, как циркон и метасиликат бериллия, в некоторой мере отражающий кислотные свойства берилла (метасиликата бериллия и алюминия), являющегося обычным минералом высокотемпературных кварц-полевошпатовых жил и пегматитов.
Если берилл, имеющий довольно сложный состав, представить в разложенном виде (Be3Al2Si6O18 = 3BeSiО3 + Al2SiO6 + 2SiO2), его слагаемые, имеющие кислотно-щелочные характеристики, приблизительно будут отвечать показателю кислотности берилла.
Фенакит, представляющий собой другой минерал бериллия, входящий в состав грейзенов, содержащих флюорит и топаз, относится ко II группе; она также объединяет ряд минералов, имеющих кислотные свойства, в частности, андалузит, кордиерит, сфен, крайне железистый пироксен (феррогиперстен) и кислые нолевые шпаты.
Калиевые полевые шпаты также принадлежат к кислым полевым шпатам. Содержание щелочей в них сравнительно с кремнеземом невелико (KAlSi3O8 = 0,5K2O + 0,5Al2SiO5 + 2,5SiO2), поэтому, по-видимому, прав А.А. Маракушев, который считает менее удачным применяемый к этим нолевым шпатам термин «щелочные».
Анортит и близкие к нему по составу плагиоклазы принято называть основными, что оправдывается высоким показателем основности. С ростом температуры анортит и альбит сближаются по основности, но в пределах рассматриваемого температурного интервала (до 1200 К) анортит, сравнительно с альбитом, остается более основным минералом.
Нефелин и лейцит относятся к щелочным алюмосиликатам. Кислотность минералов состава Al2SiO5 (андалузита, силлиманита, кианита) в условиях высокой температуры выше кислотности полевых шпатов. При понижении температуры свойства кислотности минералов состава Al2SiO5 и полевых шпатов сближаются и далее кислые нолевые шпаты становятся более кислотными минералами (основность же плагиоклазов при любой температуре остается более высокой).
К III группе минералов относятся лейцит, жадеит, пироп, сподумен, гроссуляр, андрадит, клинопироксены, ортопироксены и железистые оливины. Все они имеют повышенную основность. Лейцит — типичный минерал щелочных вулканитов, который в ассоциации с кварцем не встречается. Жадеит и пироп содержатся в бескварцевых метаморфитах. Сподумен обычно встречается в бескварцевых пегматитах. Гроссуляр, андрадит, клинопироксены (диопсид, геденбергит) — типичные минералы известковых скарнов. Ортопироксены (гиперстен, энстатит) и железистые оливины встречаются в гранитоидах повышенной щелочности (чарно-киты, фаялитовые граниты).
В IV группу минералов входят нефелин и кальсилит, волластонит, тефроит, акерманит, геленит, магнезиальные оливины, а также метасиликаты стронция и бария, которые в горных породах в виде самостоятельных минералов не встречаются. Это щелочные (нефелин, кальсилит) и ультраосновные (оливин) минералы. Этими минералами по существу фиксируется наиболее высокая щелочность протекающих в природе процессов при температуре, близкой к 1200° К.
Последняя, V группа минералов имеет более основные свойства. К ним относятся: ларнит, мервинит, монтичеллит и др. Они образуются в условиях очень высокотемпературного контакта с вулканитами (санидинитовая, или ларнитовая, фация метаморфизма).
Видимо, каркасные силикаты и значительная часть слоистых более свойственны кислым (граниты) и щелочным (нефелиновые сиениты) породам. Характерной особенностью слоистых силикатов является высокая прочность химической связи кремнекислотного радикала со щелочами (К, Na) и устойчивые их парагенезисы: Fsp + Pl + Qz, Fsp + Pl + Ne, Fsp + Pl + Qz + Bi, Fsp + Pt + Ne + Bi и т. п. В отличие от слоистых силикатов, ортосиликаты и цепочечные силикаты, т. е. соли ортокремниевой (H4SiO4) и метакремниевой (H4Si2O6) кислот слагают преимущественно ультраосновные и основные породы, какими являются дуниты, перидотиты, гранатовые перидотиты, габбро, базальты, мелилитовые породы и т. и. Породообразующие ортосиликаты и цепочечные силикаты проявляют большое сродство к щелочным землям (Ca, Mg) и меньшее - к Fe, Ti, Mn и т. п. Что касается ленточных метасиликатов, в частности амфиболов, то, учитывая их катионный состав, они могут присутствовать но всех магматических породах, что следует из их промежуточного положения в рассматриваемой таблице.
Однако отмеченные закономерности относятся к идеальным случаям. Обычно же парагенезисы в магматических породах весьма разнообразны. Например, в габбро, базальте или оливиновом габбро обычными парагенезисами являются; каркасный силикат (Pl) + цепочечный метасиликат (Opx) и каркасный силикат (Pl) + ортосиликат (Ol), хотя химические составы одноименных минералов в них будут различными. Еще один пример: в рапакиви нередко содержится ортосиликат в виде оливина, представляющего собой крайне железистый член изоморфной серии Mg2SiO4 — Fe3SiO4, хотя форстерит в таких породах не встречается. То же можно сказать относительно более щелочных пород — гортонолитовых (оливиновых) сиенитов. Все эти примеры указывают на то, что в магматических породах состав минералов, их кристаллохимическая природа, структура и парагенезисы обусловлены термодинамическим режимом кристаллизации магмы определенного состава. Следовательно, зная состав породообразующих минералов, кристаллохимические и структурные их особенности, можно определить конкретные термодинамические условия охлаждения (кристаллизации) магмы соответствующего состава.