Классификация основных типов магматических пород. Макроскопическое и микроскопическое изучение пород группы перидотитов (гипербазитов)

Цель и содержание. Познакомить студентов с условиями образования магматических горных пород, их классификациями, характерными свойствами. Научить определять и описывать эти породы макро- и микроскопически. В предлагаемых указаниях приводится классификация основных типов магматических пород, порядок и методика их описания и характеристика пород группы перидотита.

Теоретическое обоснование. Породы, возникающие за счет кристаллизации магмы, могут значительно отличаться от нее по своему химическому составу. При излиянии магмы на поверхность она практически полностью теряет летучие компоненты, количество которых может составлять 10-12 весовых %. Кристаллизация в глубинных условиях приводит к постепенному разделению кристаллов, образующихся на ранней и главной стадиях кристаллизации магмы и остаточного (перматитового) расплава, концентрирующего наиболее подвижные компоненты.

Теоретически это означает, что при кристаллизации магм, значительно различающихся первоначальным составом, могут возникать породы, весьма сходные по минеральному составу. С этой точки зрения каждая магматическая порода характеризует определенный этап геохимической эволюции магматического очага.

Между химическим составом магматической породы и ее минеральным составом существует определенная связь. Это позволяет уверенно относить породы с типичным минеральным составом к тому или иному химическому классу. Среди компонентов магмы главнейшими являются следующие окислы: SiO_2,FeO+Fe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, H₂O.

По содержанию SiO₂ породы подразделяются на ультраосновные, основные, средние и кислые. Содержание кремнезема изменяется от 35-40 % у первых до примерно 70% у последних.

Некоторые магмы и возникающие из них породы исключительно богаты щелочными элементами, в первую очередь Na₂O. Большая же часть пород входит в группу известково-щелочных с отношением

Al₂O₃ > (Na₂O + К₂O)

Минеральный состав большинства магматических пород выглядит также на удивление просто, если учитывать минералы, играющие заметную роль в их составе, так называемые, породообразующие. Последних насчитывается не более 15-20 видов. Каждая порода представляет собой закономерное сочетание (парагенезис) некоторого числа этих минералов, обычно не более 3-4. Каждый минеральный парагенезис является свидетелем физико-химической обстановки его появления и, в первую очередь, является функцией состава магмы, температуры и давления.

Общая схема процесса кристаллизации магмы отражается рядом Боуэна, приведенным ниже (рис. 7.1).

ОЛИВИН	Э В Т Е К Т И К А	АНОРТИТ	Ассоциация
¯		основных
РОМБИЧЕСКИЙ ПИРОКСЕН	ОСНОВНЫЕ ПЛАГИОКЛАЗЫ	пород
МОНОКЛИННЫЙ ПИРОКСЕН	СРЕДНИЕ ПЛАГИОКЛАЗЫ	Ассоциация
¯
РОГОВАЯ ОБМАНКА	КИСЛЫЕ ПЛАГИОКЛАЗЫ	средних пород
¯
БИОТИТ	АЛЬБИТ	Ассоциация
¯	¯
МУСКОВИТ	НАТРИЕВО-КАЛИЕВЫЕ ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ	кислых пород
	КВАРЦ

Рисунок 7. 1 - Реакционный ряд Боуэна

Левая часть ряда представлена темноцветными минералами, обогащенными Fe и Mg (мафическими), в правой части фигурируют минералы, богатые Si и Al (салические).

Ряд темноцветных минералов начинается с кристаллизации оливина, в структуре которого присутствуют изолированные кремнекислородные тетраэдры [SiO₂]. В процессе кристаллизации при снижении температуры эти группы могут перестраиваться, последовательно объединяясь в бесконечные одинарные цепочки, сдвоенные цепочки или слои. Одновременно увеличивается ионный радиус катионов, входящих в состав минералов, от Mg и Fe к Са и К, и возрастает роль воды, в виде гидроксил-иона.

Каждый последующий член ряда появляется за счет предыдущего, реагирующего с остаточным расплавом. Изоморфизм между членами ряда не наблюдается, хотя в пределах отдельных групп этого ряда изоморфизм имеет место.

Салический ряд начинается кристаллизацией анортита и заканчивается альбитом с общей тенденцией к появлению все более кислых членов. Этот ряд характеризуется совершенным изоморфизмом между всеми членами.

Между двумя рядами (мафическим и салическим) кристаллизация стремится к эвтектическому соотношению, парагенезисы соответствуют обычно горизонтальным рядам. Это означает, что вначале кристаллизуются минералы, находящиеся в избытке по сравнению с эвтектикой.

По схеме Боуэна в упрощенном виде показаны главные особенности минерального состава главнейших групп магматических пород.

Породы группы перидотита (ультраосновные) состоят из оливинов и пироксенов. Если, наряду с последними, в породе присутствуют плагиоклазы основного состава (лабрадор и выше), либо порода состоит только из них, она будет отнесена к группе габбро.

Амфибол-плагиогклазовые парагенезисы (плагиоклазы средние) характерны для пород группы диорита.

Более богатый парагенезис минералов нижней части схемы показателен для пород группы сиенита и группы гранита. Различаются они практически отсутствием кварца в породах группы сиенита и его присутствием в породах группы гранита.

Пока еще нет единой общепризнанной классификации магматических пород, удобной для практического использования. Наиболее широкое признание получили классификации, в основу которых положены: 1) условия образования, залегания и структурные особенности пород, 2) химический состав и 3) количественные соотношения главнейших породообразующих минералов в породах. Каждая классификация имеет свои положительные и отрицательные стороны, но все вместе они дополняют друг друга, позволяя наиболее полно охарактеризовать породу и найти ее положение в общем ряду магматических пород (таблицы 7.1, 7.2).

Таблица 7.1 - Схема классификации магматических горных пород

Группы по минералогическому составу	Группы по содержанию SIO₂, %	Интрузивные	Эффузивные
Кайнотипные	Палеотипные
Перидотиты	Ультраосновные гипербазиты, меньше 45	Дуниты и оливиниты, перидотиты, пироксениты	Меймечиты
Габбро- базальты	Основные (базиты) 45-52	Габбро, нориты, анортозиты	Базальты, базальтовые порфириты	Диабазы
Диориты- андезиты	Средние, 52-65	Диориты, кварцевые диориты	Андезиты, андезитодациты	Порфириты, андезитовые порфириты
Граниты- риолиты и гранодиориты- дациты	Кислые, больше 65	Граниты, аляскиты, гранодиориты, плагиограниты, щелочные граниты	Липариты, дациты	Кварцевые порфиры, дацитовые порфиры
Сиениты- трахиты	Щелочные (соответствуют средним) 52-65	Нормальные сиениты, щелочные сиениты	Трахиты	Трахитовые порфиры
Нефелиновые сиениты- фонолиты	Щелочные 50-60	Нефелиновые сиениты	Фонолиты	Фонолитовые порфиры

Таблица 7.2 - Классификация главных эффузивных пород

Кайнотипные	Палеотипные	Минералогический состав кайнотипных пород	Характерная структура основной массы	Интрузивные аналоги
Фенокристаллы	Основная масса
Базальт	Диабаз (диабазовый порфирит)	Оливины, пироксены, плагиоклазы № 70-90	Плагиоклазы № 50-70, пироксен, стекло	Интерсертальная	Габбро
Андезит	Порфирит (андезитовый порфирит)	Плагиоклазы №50-70, пироксены, амфиболы	Плагиоклазы №30-50, стекло, амфиболы	Андезитовая	Диорит
Дацит	Дацитовый порфирит (дацитовый порфир)	Плагиоклазы №20-50, кварц, амфиболы, пироксены	Кварц, санидин, плагиоклазстекло	Фельзитовая сферолито- вая	Грано-диорит
Липарит (риолит)	Кварцевый порфир (риолитовый порфир)	Кварц, санидин, плагиоклазы №20-40, биотит	Кварц, санидин, плагиоклаз стекло	Фельзитовая сферолитовая	Гранит
Трахит	Порфир (ортофир, трахитовый порфир)	Санидин, плагиоклазы №20-40, амфиболы, биотит, пироксены	Санидин, плагиоклаз стекло	Трахитовая	Сиенит
Фонолит	Фонолитовый порфир	Санидин, нефелин, лейцит, щелочные пироксены, амфиболы	Санидин, нефелин, лейцит	Фонолитовая (микролиты нефелина)	Нефелиновый сиенит

При изучении глубинных пород следует пользоваться диаграммой минералогического состава интрузивных пород (рис. 7.2), на которой показаны наиболее характерные минералы для отдельных групп пород и их примерное процентное содержание в этих породах.

При изучении эффузивных пород можно использовать таблицу, в которой дается классификация эффузивных пород и их некоторые характерные особенности.