Содержание курса | Литература

Петрография с кристаллооптикой.

Геологический факультет МГУ, кафедра петрологии, тел. 939-11-64.

Автор √ акад. РАН, проф. Маракушев Алексей Александрович.

Курс читается в 4 - 6 семестрах для студентов специальностей 011100 - геология и 011300 - геохимия.

Объем курса √ для специальности 011100 √ 188 часов, лекции √ 80 часов, лабораторные занятия 108 часов, для специальности 011300 - 228 часов, лекции - 78 часов, лабораторные занятия - 150 часов.

Форма контроля. Прием описаний домашних шлифов, контрольные работы; экзамены в 4, 5, 6, семестрах.

Аннотация. Курс дает представление о горных породах и их классификации и распадается на три раздела, каждый из которых состоит из лекционной и лабораторной частей. I часть ⌠Кристаллооптика и методы кристаллооптических исследований породообразующих минералов■, II часть - ⌠Космическая петрология и магматические горные породы■ и III часть - ⌠Метаморфические горные породы■, включая породы импактного метаморфизма. Вторая и третья части курса состоят из описательной петрографии, рассмотрения условий образования горных пород и связанных с ними рудных месторождений, химизма процессов и роли флюидов.

Магматизм и метаморфизм тесно увязаны с геологическим развитием и главнейшими структурами земной коры.

Вверх

Содержание курса.

Кристаллооптика и методы кристаллооптических исследований породообразующих минералов.

I. Основы кристаллооптики.

1.1. Оптические свойства минералов и их значение для диагностики и исследования особенностей состава и структуры. Систематика минералов по оптическим свойствам. Оптическая индикатриса и ее положение относительно кристаллографических элементов.

1.2. Поляризационный микроскоп, его устройство и подготовка микроскопа к работе.

1.3. Исследование минералов при одном николе. Размеры зерен, их форма и спайность. Относительная величина показателя преломления. Шагреневая поверхность. Рельеф минерала. Световая полоска. Дисперсионный эффект Лодочникова. Окраска минералов.

1.4. Исследование минералов в скрещенных николях. Интерференция световых волн. Цветовая номограмма Мишель-Леви. Определение порядка интерференционной ораски в шлифе. Определение величины двупреломления. Правило компенсации. Определение наименований осей оптической индикатрисы. Характер погасания, определение угла погасания. Характер удлинения минерала. Плеохроизм и формула абсорбции.

1.5. Исследование минералов в сходящемся свете. Фигуры интерференции для различных сечений одноосных и двуосных кристаллов. Определение характера дисперсии угла оптических осей.

2. Главнейшие породообразующие минералы (оптические свойства и их связь с составом).

2.1. Оливины и продукты их изменения.

2.2. Пироксены (ромбические и моноклинные). Продукты изменения пироксенов.

2.3. Амфиболы (тремолит, актинолит, зеленая и бурая обыкновенные роговые обманки, базальтическая роговая обманка арфведсонит и др.).

2.4. Слюды (мусковит, биотит, флогопит).

2.5. Плагиоклазы, состав и законы их двойникования. Определение плагиоклазов по углам погасания на ориентированных разрезах. Высоко- и низкотемпературные плагиоклазы. Определение плагиоклазов в микролитах. Мирмекиты и антипертиты. Вторичные изменения плагиоклазов (соссюритизация, карбонатизация, альбитизация, эпидотизация, серицитизация и др.).

2.6. Калиево-натриевые полевые шпаты: высоко- и низкотемпературные. Пертиты и их генезис. Вторичнве изменения калиево-натриевых полевых шпатов.

2.7. Фельдшпатоиды (нефелин, лейцит).

Космическая петрология и магматические горные породы.

Введение.

Общие представления о горных породах и их классификация (осадочные, магматические, метаморфические). Определение понятий "горная порода"и "петрография". Предмет и методы петрографических исследований. Понятие об эндогенных и экзогенных факторах образования горных пород. Место петрографии в общем комплексе наук о Земле. Исторические этапы развития петрографии.

I. Космическая петрология.

1.1. Происхождение химических элементов во Вселенной. Большой взрыв и связанный с ним синтез самых легких элементов (H, He, Li, Be, B). Принципиальное разделение звезд на долгоживущие и короткоживущие. Термоядерные реакции и нормальный синтез элементов (вплоть до Fe). Вспышка сверхновой и синтез тяжелых элементов.

1.2. Кометы. Строение и состав комет. Разделение комет на долгопериодические и короткопериодические. Роль комет в расшифровке первичного вещества Солнечной системы.

1.3. Периферические планеты солнечной системы - Уран, Нептун и Плутон и их спутники.

1.4. Планеты-гиганты - Юпитер и Сатурн, их спутниковые системы, кольца. Современная вулканическая деятельность спутника Ио. Первичное расщепление планет на хондритовые ядра и флюидные оболочки с отделением спутниковых систем. Магнитные поля планет.

1.5. Пояс астероидов как главный источник метеоритов. Метеориты и их разделение на гелеоцентрический и планетоцентрический типы. Хондриты, их типы (HH, H, L, LL, F, C, E), состав и структуры, правило Прайора. Ахондриты (эвкриты, говардиты, диогениты, обриты, уреилиты), палласиты и железные метеориты, их состав и строение. Нормальное и аномальное масс-фракционирование в метеоритах. Первичное расщепление планет на хондритовые ядра и флюидные оболочки с отделением спутниковых систем. Магнитные поля планет. Роль метеоритов в расшифровке процессов расщепления материнских планет на железное ядро (с водородом) и каменную оболочку. Алмазная минерализация в метеоритах как индикатор развития их материнских планет в условиях высокого флюидного давления.

1.6. Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и их спутники. Состав ядер, мантий, первичных и обновленных кор планет. Поверхностная дегазация и потеря спутников планетами земной группы.

1.7. Луна, ее строение и состав. Разновозрастные формации лунных пород (лунные дуниты и перидотиты, лейкократовые породы, лунные пироксениты) и приуроченность их к определенным структурам (поднятиям и депрессиям). Лунный реголит и стекловатые породы как индикаторы былой эндогенной активности на Луне. Лунные метеориты.

2. Магматические горные породы.

2.1. Общие понятия о магме. Условия возникновения магмы. Магматические расплавы, их свойства и строение. Первичные магмы и дифференциаты. Минералы магматических пород и их плавление под влиянием летучих компонентов Н₂О, Н₂, СО₂ (железо-магнезиальные силикаты, полевые шпаты, фельдшпатоиды, кварц). Общие представления о диаграммах плавкости. Предельные и непредельные магмы. Влияние летучих компонентов на кристаллизацию. Вулканическая и плутоническая фации изверженных пород. Кислотно-основное взаимодействие в магматических расплавах. Процессы магматической дифференциации. Реакционные ряды минералов Боуэна. Ликвация магмы, ее роль в формировании горных пород и связанных с ними рудных месторождений.

2.2. Минералого-петрохимическая систематика изверженных пород. Диаграммы SiO₂ - Na₂O + K₂O и выделение на них рядов горных пород по щелочности (низкой, нормальной, повышенной, высокой и очень высокой) и мафическо-сиалическому отношению (оливиновые ультрамафиты и анортитовые породы; пироксеновые ультрамафиты и битовнитовые породы; мафиты и лабрадоровые породы; лейкократовые мафиты; меланократовые сиалические породы; сиалические породы; ультрасиалические породы). Ряды щелочности и агпаитности. Индекс Пиккока и выделение по нему серий магматических пород (ультраизвестковые и известковые; щелочно-известковые; известково-щелочные; щелочные).

2.3. Плутонические породы ультрамафитового ряда (дуниты и перидотиты, оливиниты, гарцбургиты, лерцолиты, верлиты, пироксениты). Химический и минеральный составы, условия образования. Диаграммы хромшпинелидов. Базит-гипербазитовое расслаивание и его рудогенерирующая роль. Дунит-гарцбургитовая хромитоносная ассоциация (офиолитовый пояс Новой Зеландии, Кемпирсайский массив). Процессы серпентинизации в ультрамафитах. Дунит-верлитовая платиноносная ассоциация. Кольцевые массивы (Кондерский массив), строение и оруденение. Стратиформные интрузивы (Бушвельд). Гранатовые ультрамафиты. Алмазоносный магматизм.

2.4. Вулканические породы ультрамафитового ряда (меймечиты, кимберлиты, лампроиты, коматииты). Коматииты, их состав, структуры и геологическое положение.

2.5. Плутонические породы основного состава (габбро, нориты, габбро-нориты, анортозиты, троктолиты, кыштымиты). Титано-магнетитовое и ильменитовое оруденение в базитах. Роговообманковые габбро. Анортозиты и их принципиальное разделение на два генетических типа (автономные и стратиформных интрузивов). Феннеровский тренд развития базитового магматизма (на примере Бушвельда). AFM - диаграмма. Жильные породы основного состава (асхистовые и диасхистовые). Алмазоносные эклогиты.

2.6. Вулканические породы основного состава, их структуры, текстуры, минеральный состав и геологическое положение. Интрателлурическая кристаллизация вкрапленников в эффузивах. Разделение базальтов на гиперстеновый и пижонитовый (толеитовый) типы. Трапповые формации.

2.7. Плутонические породы среднего состава (диориты, кварцевые диориты), минеральный состав, структуры, геологическое положение. Жильные породы среднего состава.

2.8. Вулканические породы среднего состава (андезиты, андезито-базальты). Минеральный состав, структуры, геологическое положение. Представления об андезитовом минимуме и андезитовой линии. Орогенный тренд развития магматизма (Боуэновский).

2.9. Кислые плутонические породы (гранодиориты, плагиограниты, аляскиты, граниты). Представление о гранитной эвтектике и роль кислотно-основного взаимодействия в смещении эвтектики. Щелочные граниты, сиениты, граносиениты. Классификация гранитоидов по составу биотита в них. Граниты рапакиви, их состав и структура. Жильные породы кислого состава. Пегматиты, их строение, типы и генезис. Оруденение в гранитных системах. Эндербиты и чарнокиты, проблема происхождения гранитов. Магматическое замещение как главный механизм формирования гранитов. Граниты в стратиформных интрузивах.

2.10. Вулканические породы кислого состава (дациты, риолиты, игнимбриты), состав, структуры и геологическое положение. Геосинклинальный, раннеорогенный и позднеорогенный типы эволюции вулканизма. Формы залегания кислых эффузивов. Переход эвтектических систем в ликвационные и механизм образования неоднородности основной массы кислых эффузивов. Игнимбриты, их структура и происхождение. Обсидианы, перлиты, пехштейны.

2.11. Плутонические субщелочные и щелочные породы. Сиениты и нефелиновые сиениты. Выделение двух главных типов нефелиновых сиенитов по величине коэффициента агпаитности. Якупирангиты, уртиты, ийолиты, их состав и геологическое положение. Образование щелочных пород как результат магматического замещения ультраосновного субстрата (Кондер, Хибинский массив). Апатитовое и лопаритовое оруденение в массивах щелочно-ультраосновной формации и его происхождение. Карбонатиты (плутонические) и минерализация, связанная с ними.

2.12. Вулканические щелочные и субщелочные породы. Фонолиты, трахиты, их состав, структуры и геологическое положение. Существенно фельдшпатоидные породы (лейцититы, нефелиниты). Вулканические карбонатиты, их сопоставление с плутоническими аналогами. Гавайиты, муджиериты, тефриты, базаниты, шошониты, шонкиниты, их состав и свойства.

2.13. Основные формационные типы магматических горных пород, связанные с режимами рифтогенеза, орогенеза и незгенеза. Модель развития магматизма рифтовых зон. Магматизм океанических островов. Магматизм активных континентальных окраин и островных дуг. Магматизм на платформах, тектоно-магматическая активизация древних платформ.

Метаморфические горные породы.

1. Связь метаморфизма с другими эндогенными явлениями - магматизмом и образованием месторождений полезных ископаемых. Принципиальное отличие метаморфизма от диагенеза осадков, происходящего при простом погружении осадков и превращении их в осадочные горные породы.

2. Развитие учения о метаморфизме от ранних концепций глубинных зон (Ван-Хайз, Грубенманн, Ниггли) до современной концепции минеральных метаморфических фаций (Барроу, Голдшмидт, Эскола, Коржинский).

3. Физико-химические факторы метаморфизма: температура, литостатическое (всестороннее) давление, определяемое глубинностью, и парциальные давления (химические потенциалы) летучих компонентов, участвующих в метаморфических реакциях. Разделение метаморфизма (по направленности изменения минеральных парагенезисов) на прогрессивный и регрессивный.

4. Изменение состава пород при метаморфизме. Метаморфизм с существенным изменением содержания летучих компонентов (H₂O, CO₂, O₂ и др.), почти без изменения содержания других компонентов (условно называется изохимическим). Метаморфизм с сущестенным изменением содержания не только летучих, но и других компонентов (CaO, Na₂O, K₂O и др.) - аллохимический метаморфизм, инъекционный метаморфизм, сопряженный с дебазификацией пород и их мигматитизацией (ультраметаморфизм), метасоматизм (метасоматоз), его отличия от метаморфизма по термодинамическому режиму, определяемому характером протекания реакций минеральных превращений.

5. Направленное (стрессовое) давление, его влияние на текстуры и структуры метаморфических пород, скорости протекания реакций минеральных превращений, миграцию вещества, определяемую понятием ⌠метаморфическая дифференциация■. Дислокационный (катакластический) метаморфизм.

6. Геологические условия развития метаморфизма. Метаморфизм в контактах с лавами и интрузивами различной глубинности (контактовый метаморфизм). Контакты с магматическими породами без проявлений метаморфизма (так называемые ⌠сухие■ контакты). Ранний метаморфизм, контролируемый глубинными разломами (в офиолитовых складчатых поясах и аналогичных структурах). Метаморфизм срединно-океанических хребтов. Метаморфизм, связанный с формированием гранито-гнейсовых куполов и сходных с ними геоструктурных образований орогенных стадий развития складчатых поясов. Региональный метаморфизм (зональный и однородный) и его систематика по режиму литостатического давления (глубинности). Гранулитовый метаморфизм глубинных зон. Полиметаморфизм, обусловленный региональным развитием регрессивного метаморфизма в гранулитовых комплексах в связи с их региональной мигматизацией. Диафторез (повторный низкотемпературный метаморфизм). Импактогенез (формирование взрывных кольцевых структур на поверхности Земли).

7. Парагенезисы минералов метаморфических пород как показатели термодинамического режима метаморфизма. Распределение изоморфных компонентов между минералами в зависимости от температуры и давления. Диаграммы состав-парагенезис метаморфических пород и реакции между минералами, определяющие границы минеральных фаций. Зависимости парагенезисов минералов переменного состава от температуры и давления (реакции смещенного равновесия). Минералогические термометры и барометры.

8. Минеральные фации горных пород на диаграммах литостатическое давление (глубинность) - температура для метапелитов и метабазитов. Систематика метаморфических пород по исходному составу и по количественным минеральным соотношениям (для кварц-силикатных, карбонатных и железорудных пород).

9. Текстуры и структуры метаморфических пород - реликтовые (с приставкой ⌠бласто■) и новообразованные (бластические), характер изменения их под влиянием температуры и литостатического давления. Роль стрессовых напряжений в формировании структур и текстур метаморфических пород.

10. Продукты метаморфизма глинистых отложений (метапелиты) и их фациальная систематика. Глинистые сланцы, филлиты, слюдяные сланцы. Гнейсы и их разновидности. Контактовые роговики и их разновидности. Бухиты. Метапелитовые мигматиты. Диаграммы состав-парагенезис метапелитов. Фации глубинности гранат-кордиеритовых пород: приморская (роговиковая), ханкайская, алданская, сутамская.

11. Метабазиты и их фациальная систематика. Порфиритоиды, зеленые сланцы, амфиболиты и гранулиты, гранатовые гранулиты и эклогиты. Диаграммы состав-парагенезис метабазитов. Фации глубинности гранатовых гранулитов и эклогитов. Метабазитовые мигматиты.

12. Гипербазиты и продукты их метаморфизма. Карбонатные породы, силициты, железокремнистые породы.

13. Продукты аллохимического метаморфизма. Ранний геосинклинальный метаморфизм в офиолитовых поясах. Эклогитовые, глаукофановые, пренит-пумпеллиитовые, пренитовые сланцы, цеолитсодержащие породы, спилиты и альбитофиры. Аллохимический характер раннего метаморфизма, специфика его флюидного режима. Метаморфизм горных пород, связанный с гранитизацией. Инъекционный метаморфизм и мигматиты (их главные типы, соотношения с собственно метаморфическими породами).

14. Понятие о метаморфических формациях. Формации ранней догранитной стадии развития геосинклиналей. Формации раннеорогенной (плагиогранитной) стадии. Формации орогенной стадии становления нормальных гранитов и мигматитов. Специфика их развития в зависимости от типов геосинклинальных разрезов. Гранито-гнейсовые купола и связанный с ними зональный метаморфизм. Контактовый метаморфизм.

15. Метасоматические горные породы. Магнезиальные и известковые скарны. Продукты кислотного выщелачивания (грейзены и вторичные кварциты). Щелочные, основные и карбонатные породы, гумбеиты, фениты, железистые кварциты с эгирином и щелочными амфиболами, альбититы, листвениты, березиты, хлоритовые, турмалин-хлоритовые и другие породы. Связь метасоматоза и рудообразования. Стадии гидротермального процесса (ранняя щелочная, кислотная, поздняя щелочная) и физико-химические условия их развития.

Заключение.

Обзор научных направлений в современной петрологии и их оценка с научно-методической точки зрения. Основные направления дальнейшего развития петрографической науки.

Вверх

Литература.

1. Маракушев А.А. Петрография. М., МГУ, 1993.
2. Маракушев А.А., Бобров А.В. Метеориты и горные породы. М., Геол. ф-т МГУ, 1998.
3. Петрография. Т. 1 - 3. М., МГУ, 1976, 1981, 1986.

Вверх | Содержание курса | Литература