Полная версия

Главная arrow География arrow Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо- и рудообразования

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Каркасные силикаты: пироксены, амфиболы, кальциевые и кальций-натриевые плагиоклазы

Пироксены ромбические — являющиеся членами изоморфного ряда: энстатит Mg2[Si206] — ферросилит Fe22+[Si206], распространены в основных магматических породах (магнезиальные) и в метапородах (в основном железистые разности). Крайне нестойкие минералы. Разрушаются теми же способами, что и оливин (см. выше). При выветривании преобразуются в хлорит, серпентин, тальк, затем разлагаются на оксиды кремния, железа и магнезит. Почти полностью растворяются на стадии раннего катагенеза, пополняя интерстиционные растворы железом и магнием (Наумов, 1989, с. 63). Вновь генерируются только на гранулитовой стадии самого глубокого регионального метаморфизма.

Пироксены моноклинные — со значительными колебаниями их состава могут считаться членами 4-компонентной системы: диопсид CaMgSi206геденбергит CaFeSi206клиноэн- статит Mg2Si206клиноферросилит Fe2Si206. Широко развиты взаимозамещения ионов. Непрерывные переходы установлены между диопсидом и геденбергитом, которые в свою очередь имеют переходы к авгиту (Са, Na) (Mg, Fe, Al)[Si, Al]206 и пижо- ниту Ca025(Mg, Fe)1 75Si206. Авгит же (как и диопсид) обладает всеми переходами к щелочному пироксену — эгирину (акмиту) Na Fe3+Si206 и жадеиту NaAISi206 (Херлбат, Клейн, 1977).

Все они неустойчивы к процессам гипергенеза, седимен- то— и литогенеза (замещаются в основном гидрооксидами железа, смектитами и хлоритами), но сравнительно устойчивее пи- роксенов ромбических. По данным Г.Ю. Казанского и В.А. Наумова, например, авгит обнаруживался в низах гидрослюдистой зоны кор выветривания по магматическим породам. А сопротивляемость эгирина оказалась еще выше, чем у авгита, т.к. его отдельные включения встречали и в верхах упомянутой зоны выветривания. В терригенных осадках и породах эти минералы в большинстве случаев представлены акцессориями. В высокозрелых кварцевых песках платформенных областей они составляют часть так называемой «тяжелой фракции» зерен размерностью 0,1-0,05 мм и 0,05-0,01 мм. На стадиях диагенеза и раннего катагенеза эти зерна нередко корродируются, приобретая характерные зубчатые огранки своих поверхностей. По данным

В.А. Наумова (1989), в претерпевших глубинный катагенез песчаниках из «выживших» моноклинных пироксенов чаще всего встречаются представители серии диопсида и авгита, реже — пижониты и эгирин-авгиты.

Амфиболы считаются несколько более устойчивыми сравнительно с пироксенами (см. рис. 7.1.). Однако и они ведут себя в осадочном процессе похоже, находясь в составе некоторых осадочных пород как аллотигенные акцессории (рис. 7.5).

Плагиоклазы кальциевые и существенно-кальциевые — в пределах изоморфных замещений между анортитом CaAI2Si206 и андезином Са0 5NaAI2Si206, включая лабрадор и битовнит, по своей податливости к химическому разрушению вполне сравнимы с оливинами. Они крайне редки в терригенных осадках, а в литифицированных разностях пород лабрадор, би- товнит и анортит практически не встречаются. Поданным лито- логов ГИИ РАН И.М. Симановича и А.Г. Коссовской (устное сообщение), изучивших минералогию современного руслового аллювия правых притоков р. Енисей, размывающих мезозойские базальтовые траппы, было выяснено, что обломочные плагиоклазы с составом основнее андезина здесь чрезвычайно редки. То есть, даже при весьма умеренных (в обстановке холодного гу- мидного климата) процессах гипергенеза, эти процессы плюс условия транспортировки обломков каким-то способом извлекают из них часть кальция. Значит, надо думать, что в гумидных тропических корах и в продуктах их переотложения потеря Са2+ плагиоклазами гораздо более существенна. А.Г. Коссовская призывала к детальному исследованию этого природного явления, но не успела его реализовать.

Поведение плагиоклазов при катагенезе впервые раскрыл А.В. Копелиович (1962) — вначале на примере аркозовых и квар-

Аллотигенные пироксены и амфиболы в полимиктовых песчаниках продуктивной толщи Азербайджана

Рис. 7.5. Аллотигенные пироксены и амфиболы в полимиктовых песчаниках продуктивной толщи Азербайджана,

по А.Г. Коссовской (Методы ... , 1957). Шлифы, без анализатора:

  • 1 — пироксены сла- боокатанные, выделяются резкой шагреневой поверхностью и заметными трещинами спайности увел. 46; 2 — реликтовый остаток корродированного и частично замещенного кальцитом зерна амфибола, увел.
  • 290; 3 — зубчатое зерно корродируемого пироксена, первичную форму которого оконтурила глинистая каемка, увел. 150.

цево-аркозовых песчаников рифея и нижнего палеозоя юго- востока Русской плиты, а затем и в др. регионах. Он, например, первым заметил катагенетическую (эпигенетическую, по его терминологии) альбитизацию краевых участков обломочных зерен более основного состава (олигоклазов, олигоклаз-андези- нов и андезинов) в ту пору, когда альбитизация традиционно приписывалась гораздо более высокотемпературной стадии зеленосланцевого метаморфизма. А.В. Копелиовичем было установлено также локальное метасоматическое окварцевание этих минералов возле конформных и микростилолитовых контактов их с обломочными зернами кварца.

Эти открытия были опубликованы в журнале «Литология и полезные ископаемые» и в малотиражных сборниках конца 50-х годов XX в., и в посмертной монографии А.В. Копелиовича 1965 г. (см. в главе 5). Они теперь начинают забываться отечественными геологами, а зарубежные литологи публикуют в журнале Sedimentology почти через пол-столетия такие же открытия, сделанные ими заново (Erenberg and Jacjbson, 2001; Martin R. Lee and jan Parsons, 2003). Учитывая данную ситуацию, считаю возможным и полезным для читателя привести здесь дословные выдержки из текста книжной главы этого яркого исследователя на тему: «Явления эпигенетической альбитизации плагиоклаза в песчаниках древних толщ Приднестровья» (Копелиович, 1962).

В преамбуле к этому тексту было сказано: в течение многих лет существовало представление, что в пределах платформенных областей осадочные породы, погруженные на значительную глубину, не испытывают какого-либо существенного изменения. Из таких представлений следовал вывод, что статическое давление, обусловленное нагрузкой расположенных выше толщ даже значительной мощности, не ведет к метаморфизму пород и не может рассматриваться как его причина. Однако детальное изучение пород рифея, слагающих нижние горизонты осадочного покрова платформенных областей, погруженных на глубину 1,5-2 км и более, показало, что эти породы глубоко преобразованы. В песчаниках, алевролитах и некоторых других обломочных породах развиваются сложные явления растворения одних обломочных компонентов, сопровождающиеся регенерацией и разрастанием других, с возникновением многочисленных минеральных новообразований, не свойственных исходным породам. Характерно широкое развитие явлений растворения обломочных зерен кварца и полевых шпатов в точках их контакта под влиянием нагрузки залегающих выше пород с образованием конформных, реже инкорпорационных и микростилолитовых структур. Явление растворения сопровождаются регенерацией этих зерен. В результате возникают новообразования своеобразного микроклина (с малым углом оптических осей), нарастающего на обломочные зерна в свободных промежутках, и аути- генного кварца, регенерирующего обломочные зерна. Реже отмечается регенерация зерен плагиоклаза. Наблюдения показали, что в то время как в одних пластах, наиболее богатых обломочным биотитом, преимущественно развиты явления растворения, в других, смежных с ними, преобладают явления регенерации зерен. Это объяснялось тем, что трансформации биотита, с выделением из его кристаллической решетки изоморфных примесей К+, создавали щелочную микросреду, которая интенсифицировала процессы коррозии силикатных зерен. А в целом вышеописанное наблюдение указывает на заметную миграцию вещества не только вдоль преобразующихся пластов, но и между ними.

Альбитизация плагиоклаза развита преимущественно в нижней половине разреза рифейских отложений: в песчаниках Могилевской свиты и наиболее древних слоях расположенной выше ушицкой свиты. Песчаники этой части разреза характеризуются аркозовым составом. Полевые шпаты, составляющие в этих породах от 20 до 30%, представлены решетчатым микроклином и плагиоклазом в соизмеримых количественных соотношениях. Зерна плагиоклаза были первоначально представлены как альбитом, так и олигоклазом, состав которого в ряде случаев соответствовал №17-20. Возможно, что среди обломочных зерен присутствовали плагиоклазы более основного состава, однако в ходе последующего стадийного изменения основность их понизилась, или же они заместились другими минералами и в породах не сохранились.

Плагиоклаз полисинтетически тонко сдвойникован по аль- битовому закону. Как показали микроскопические исследования, многие зерна плагиоклаза сжаты прилегающими к ним зернам кварца и обнаруживают отчетливые признаки пластитчес- кой деформации. Двойниковые швы в них изогнуты, причем характер изгиба обнаруживает тесную зависимость от характера расположения и формы прилегающих зерен. Наблюдался изгиб двойниковых швов преимущественно следующих типов; дугообразный (рис. 7.6.), волнистый, флексурообразный и веерообразно расходящийся (рис. 7.7.). Целостность кристалла при этом нарушается.

Деформация зерен плагиоклаза сопровождается изменением их оптических свойств. По мере усиления степени дефор- мированности зерен все более и более понижается показатель преломления минерала, повышается интерференционная окраска, приобретающая молочно-белые, реже слегка желтоватые тона. Двойное лучепреломление повышается до 0,009-0,011. Полисинтетическая двойниковая структура становится все менее отчетливой и несколько расплывчатой (рис. 7.8. и 7.9.) и, наконец, она вовсе исчезает. Зерна приобретают однородное строение и четкую кристаллографическую огранку, чаще же распадаются на отдельные более мелкие прекрасно ограненные

Дугообразное изгибание обломочного зерна плагиоклаза в песчанике ИЗ ЯМПОЛЬСКИХ слоев. Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962)

Рис. 7.6. Дугообразное изгибание обломочного зерна плагиоклаза в песчанике ИЗ ЯМПОЛЬСКИХ слоев. Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962).

Разновидности деформаций зерен плагиоклаза. Рис. шлифов А.В. Копелиовича (1962)

Рис. 7.7. Разновидности деформаций зерен плагиоклаза. Рис. шлифов А.В. Копелиовича (1962): Р— плагиоклаз, Mi — микроклин, О — кварц; виды изгибов зерна Р: а — волнистый, б — веерообразно расходящийся, в — флексурообразный.

кристаллы, по составу соответствующие альбиту №2-5. Микроскопические зазоры, возникающие при деформации между двойниковыми индивидуумами, а также промежутки между кристалликами альбита, развивающегося в результате перекристаллизации плагиоклаза, нередко заполняются выделениями низкопреломляющего минерала цеолитовой группы с интерференционной окраской в серых тонах.

Между недеформированными зернами плагиоклаза, по составу соответствующими олигокпазу, и описанными выше интенсивно деформированными зернами, переходящими в ограненные кристаллики альбита, прослеживается ряд переходов с постепенным изменением оптических свойств.

Наряду с альбитизацией, полностью охватывающей обломочные зерна, в результате чего возникают образования однородного состава, широко распространены обломочные зерна, в которых заметно альбитизирована лишь одна система двойников, другая же система сохраняет свой первоначальный состав или же альбитизирована несравненно слабее. В результате такой избирательной альбитизации в обломочных зернах наблю-

Деформации обломочных зерен плагиоклаза с нарушением их первичной формы и целостности кристаллов в песчанике Могилевской свиты. Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962)

Рис. 7.8. Деформации обломочных зерен плагиоклаза с нарушением их первичной формы и целостности кристаллов в песчанике Могилевской свиты. Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962).

Постепенное исчезновение двойниковой структуры обломочного плагиоклаза в песчанике Могилевской свиты

Рис. 7.9. Постепенное исчезновение двойниковой структуры обломочного плагиоклаза в песчанике Могилевской свиты.

Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962).

дается чередование двойниковых полосок с различным показателем преломления (рис. 7.10), а в скрещенных николях в положении максимального просветления такие полоски обладают различной интерференционной окраской. Характерно, что трещины спайности, четко проявляющиеся в неизмененных или слабее измененных двойниковых полосках, в альбитизирован- ных полосках исчезают, и трещины спайности в этих случаях становятся прерывистыми.

Состав альбитизированной системы двойников (по замерам на федоровском столике) соответствует альбиту от №2 до N25, и углом 2V = +80°. Состав же сочетающийся с ними в тех же зернах системы неизмененных, или слабее измененных двойников соответствует олигоклазу №11-14 с углом 2V = — 84°.

Заметно реже отмечаются обломочные зерна плагиоклаза, подвергшиеся альбитизации с периферии, но сохранившие свой более основной состав в «ядре» и приобретшие в результате этого своеобразную вторичную зональную структуру (рис. 7.11., 7.12.). Периферические зоны таких образований представлены альбитом, состав которого варьирует от №3 до N25, внутренняя же часть соответствует олигоклазу от N217 до N212. При этом состав плагиоклаза изменяется совершенно постепенно. В проходящем свете граница между более основным ядром и кислой периферией не улавливается.

Альбитизация одной системы двойников в обломочном плагиоклазе. Шлиф, без анализатора, увел. 245. По А.В. Ко- пелиовичу (1962)

Рис. 7.10. Альбитизация одной системы двойников в обломочном плагиоклазе. Шлиф, без анализатора, увел. 245. По А.В. Ко- пелиовичу (1962).

Зональность обломочного зерна плагиоклаза — результат постседиментаци- онной альбитизации в ушицкой свите. Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962)

Рис. 7.11. Зональность обломочного зерна плагиоклаза — результат постседиментаци- онной альбитизации в ушицкой свите. Шлиф, ник. +, увел. 220. По А.В. Копелиовичу (1962).

Еще реже встречается пятнистая альбитизация плагиоклаза. В некоторых обломочных зернах последнего с основностью, колеблющейся от №12 до №10, наблюдаются мелкие участки с иным, более низким показателем преломления. Измерения на ориентированных разрезах показали, что по составу они соответствуют альбиту. В целом возникают образования, несколько напоминающие структуру «шахматного альбита» (рис. 7.13.).

Избирательная альбитизация в зернах плагиоклаза отчетливо проявляются при последующих процессах замещения плагиоклаза кварцем (рис. 7.14.), каолинитом и диккитом. Так как плагиоклаз кислого состава легче замещается кварцем, нежели более основной, то альбитизированная система двойников

Постседиментаци- онная зональность обломочного плагиоклаза — результат альбитизации в ушицкой свите. Шлиф, ник. +, увел. 150. По А.В. Копелиовичу (1962)

Рис. 7.12. Постседиментаци- онная зональность обломочного плагиоклаза — результат альбитизации в ушицкой свите. Шлиф, ник. +, увел. 150. По А.В. Копелиовичу (1962).

«Шахматная» альбитизация обломочного плагиоклаза в ушицкой свите

Рис. 7.13. «Шахматная» альбитизация обломочного плагиоклаза в ушицкой свите.

Шлиф, ник. +, увел. 200. По А.В. Копелиовичу (1962).

Избирательное замещение альбитизированной системы двойников обломочного плагиоклаза аутигенным кварцем на контакте с кварцевым обломочным зерном

Рис. 7.14. Избирательное замещение альбитизированной системы двойников обломочного плагиоклаза аутигенным кварцем на контакте с кварцевым обломочным зерном (в левом верхнем углу снимка) в ушицкой свите. Шлиф, ник. +, увел. 100. По А.В. Копелиовичу (1962).

обычно интенсивнее замещается кварцем, в то время как двойники более основного состава сохраняются. Еще заметнее эти контрасты в составе проявляются при каолинизации и диккити- зации, благодаря несравненно более легкому замещению этими минералами плагиоклаза более основного состава, нежели альбит.

Как указывалось выше, альбитизация плагиоклаза нередко сопровождается развитием цеолитовых минералов. Явная связь, обнаруживающаяся между этими явлениями, указывает на то, что она причинна.

Можно полагать, что этот процесс протекает путем замещения в кристаллической решетке плагиоклаза Са+2 и А1+3 , соответственно, ионами Na+ и Si+4, в результате чего компонент анортита в кристалле замещается альбитом. В условиях сжатия такой процесс должен являться энергетически выгодным, поскольку радиусы ионов Са+2 и АГ3]1,04А и 0.57А) больше радиусов ионов Na+1 и Si+4 (0,95А и 0,39А), занимающих их место в решетке. Высвобождающиеся в процессе альбитизации плагиоклазов ионы кальция и алюминия частично расходуются на образование натрий-кальциевых цеолитов, частично ведут к изменению состава интерстиционных вод. Сам характер этих процессов альбитизациии и цеолитизации указывает на щелочной состав среды, в которой происходили упомянутые изменения.

Очень похожие на все эти новообразования наблюдались автором в породах верхнего палеозоя и мезозоя Верхоянья (Япаскурт, 1980) и в породах триаса и нижней юры, которые вскрыты скважиной СГ-6 на глубинах между 4,5 и 6 км в Колто- горско-Уренгойской рифтогенной впадине чехла Западно-Сибирской плиты (Япаскурт и др., 1992). Кроме того, очень похожие на вышеописанные коррозионные и регенерационные новообразования в терригенных плагиоклазах показаны на фотографиях шлифов в поляризационном микроскопе и недавно описаны норвежцами С.Н. Эренбергом и К.Г. Якобсоном в статье «Плагиоклазовое растворение, связанное с биодеградацией нефти в песчаниках Brent Group, северная часть Северного моря» (Erenberg and Jacjbson, 2001); а также исследователями из Университета в Эдинбурге Мартином Ли и Яном Парсоном в статье «Микротекстуры и аутигенный полевой шпат в нижнеюрской Humber Group Северного моря» (Martin R. Lee oul jan Parsons, 2003) — они главное внимание уделили ортоклазу (будет рассмотрен в дальнейшем разделе), но при этом об альби- тизации писали тоже.

Из всего этого следует вывод о том, что донорская роль плагиоклазов — поставщиков Са2+, отчасти А13+ и Si4+ в интер- стиционные растворы на стадии катагенеза практически глобальна. Процесс «покисления» минералов и переход их в более стабильную модификацию натриевых плагиоклазов активизируется при глубинном катагенезе и, особенно заметно, при метагенезе. Стопроцентная альбитизация плагиоклазов свойственна зеленосланцевому метаморфизму; а ушедший из плагиоклазов кальций на этой стадии участвует в формировании мета- морфогенных эпидотов (см. выше) и карбонатов.

Выше говорилось о донорстве плагиоклазов и др. минералов применительно к главным элементам их кристаллических структур. Однако существуют еще формульные изоморфные примеси элементов, включая рудные. В плагиоклазах, например, это свинец. Донорство РЬ представляет интерес для ме- таллогенической теории. В этом аспекте плагиоклазы мало изучены, и предстоит еще многое раскрыть.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>