Петрография изверженных пород

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Геолого-геофизический факультет
Кафедра минералогии и петрографии
ПЕТРОГРАФИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОД
Часть 1. Кристаллооптика. Изверженные породы
Рабочая программа
Новосибирск
2005
1
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования.
Предназначена для студентов 3-го курса геолого-геофизического факультета специализаций геологии, геохимии, геологии и геохимии горючих ископаемых.
Составитель
д-р геол.-минерал. наук, проф. А. Э. Изох
Утверждена на заседании кафедры минералогии и петрографии.
© Новосибирский государственный
университет, 2005
2
1. Организационно-методический раздел
1.1. Первая часть «Кристаллооптика. Изверженные породы» курса
«Петрография кристаллических пород» входит в состав дисциплины «Петрография», которая на геолого-геофизическом факультете НГУ состоит из
трех следующих друг за другом и взаимодополняющих курсов «Петрография кристаллических пород», «Петрография осадочных пород», «Физикохимическая петрология».
Реализуется данный курс в рамках программы подготовки бакалавров
по направлению «Геология» профилизаций геологии, геохимии, геологии
и геохимии горючих ископаемых в 5-м семестре. Предмет относится к общепрофессиональным дисциплинам федеральной компоненты.
1.2. Петрография изверженных пород – наука, имеющая дело с описанием, классификацией, формами проявления изверженных горных пород.
В рамках данного курса даются сведения по кристаллооптике, оптической
минералогии, основным приемам работы с поляризационным микроскопом. Номенклатура изверженных горных пород дается в соответствии с
Петрографическим кодексом России (Петрографический кодекс, 1995).
Используется также международная систематикагорных пород (Le Bas et
al., 1986).
Цель курса «Петрография кристаллических пород» состоит в том, чтобы научить студентов различать горные породы как с использованием поляризационного микроскопа, так и макроскопически. Кроме того, студент
должен:
1) уметь проводить геологические маршруты и документировать полевые наблюдения в процессе разномасштабных геологических съемок, при
документации горных выработок и керна. По результатам этих наблюдений уметь составлять визуальное макроскопическое описание горных пород и давать их предварительную диагностику;
2) уметь изучать горные породы под микроскопом для получения необходимых (по точности) и достаточных (по полноте) сведений об их составе
и строении, в том числе количественных характеристик, необходимых для
окончательного определения отдельных минералов и породы в целом.
1.3. Требования к уровню освоения содержания курса. По окончании
курса «Петрография кристаллических пород», студент должен:
– знать основы кристаллооптики и оптической минералогии;
– уметь пользоваться поляризационным микроскопом;
– знать количественный минеральный и химический состав магматических пород;
– уметь диагностировать петрографические разновидности;
– иметь представление о системном анализе изверженных горных пород и их происхождении;
3
– иметь навыки проведения разномасштабного и разноспециализированного геокартирования магматических горных пород, слагающих
вулканические толщи и (или) интрузивные тела;
1.4. Формы контроля. Итоговый контроль. Для контроля усвоения
дисциплины учебным планом предусмотрен экзамен.
Текущий контроль. В течение семестра в рамках курса лекций проводятся семинары с самостоятельными работами.
2. Содержание дисциплины
2.1. Дисциплина «Петрография» является традиционной для обучения в
средних и высших учебных заведениях, так как дает необходимую понятийную базу при изучении горных пород в ходе научно-исследовательских
и геолого-разведочных работ, включая кристаллооптику, количественноминеральное и структурно-текстурное описание изверженных горных пород.
Новизна курса. Курс является традиционным, номенклатура, по которой ведется преподавание, четко привязана к Петрографическому кодексу
России и международной систематике горных пород.
Актуальность курса: без данного курса невозможно проведение занятий по дисциплинам «Физико-химическая петрология», «Геохимия» и др.
2.2. Тематический план курса (распределение часов)
Темы
Кристаллооптика
Количество часов
Лаборат. Самост.
Лекции работы
работа
Всего
10 гх
24 гх
8
6 гл
6
20 гл
6 нефт
20 нефт
Общие вопросы петрографии
8
Систематика
пород
20
Итого
изверженных
6
36
4
98 гх
66 гл
66 нефт
108 гх
72 гл
72 нефт
18
30
30
30
14
136 гх
104 гл
104 нефт
174 гх
138 гл
138 нефт
2.3. Содержание курса
Кристаллооптика
Явление преломления света. Преломление света в изотропной среде.
Показатель преломления. Поляризация света. Свет обыкновенный и поляризованный. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поведение поляризованных лучей в кристаллах исландского шпата. Волновые поверхности кристаллов средних сингоний. Понятие об оптической оси и оптическом знаке одноосных кристаллов. Светопреломление в анизотропной среде. Волновые поверхности двуосных кристаллов. Характерные разрезы
трехосного эллипсоида. Понятие об оптических осях. Оптически положительные и отрицательные двуосные кристаллы. Оптические индикатрисы
одноосных и двуосных кристаллов. Ориентировка оптической индикатрисы в кристаллах ромбической, моноклинной и триклинной сингоний. Понятие о николях и поляроидах. Назначение этих приборов. Поведение двоякопреломляющей пластинки при параллельных и скрещенных николях.
Кварцевый клин. Оптический эффект при прохождении света через клиновую пластинку при скрещенных николях в монохроматическом и белом
свете. Плоскопараллельная пластинка при скрещенных николях. Явления
погасания и просветления. Компенсаторы, их назначение. Измерение углов под микроскопом. Измерение углов погасания. Прямое, симметричное
и косое погасание. Связь характера погасания с сингонией минералов. Исследования минералов при скрещенных николях в сходящемся свете (коноскопия). Характерные сечения одноосных минералов. Определение осности и оптического знака. Интерференционные фигуры двуосных минералов и определение показателей преломления. Рельеф, поверхность и
ограничения минералов. Понятие о полоске Бекке и дисперсионный эффект. Методы определения величины двойного лучепреломления в минералах. Поглощение света. Поверхность поглощения. Плеохроизм. Определение плеохроизма под микроскопом. Псевдоабсорбция.
Общие вопросы петрографии
Вещественный состав горных пород. Петрогенные элементы. Методы
определения, аналитическая погрешность. Проблема соответствия петрохимического состава породы и реального состава магматического расплава. Количественные соотношения петрогенных элементов в магматических
породах. Роль кремнезема. Методы обработки петрохимических анализов.
Барицентрические и вариационные диаграммы. Понятие об эволюции составов магматических пород на примере простейших серий дифференциации, с использованием диаграмм Харкера, AFM. Первичный состав магмы
и проблема снятия «эффекта дифференциации» – петрохимические методы
ее решения. Понятие о насыщенности изверженных пород кремнеземом,
алюминием, щелочами. Химическая классификация Шенда. Краткий обзор
5
петрохимических методов пересчета и классификаций горных пород, построенных на их основе. Система CIPW.
Минеральный состав магматических горных пород. Классификации
минералов, используемые в петрографии (главные породообразующие,
второстепенные, акцессорные, ксеногенные, ранне- и позднемагматические, реакционные, постмагматические, диагенетические, вторичные экзогенные). Классификации магматических пород, основанные на их минеральном составе. Фемические и салические минералы. Расчленение пород
по меланократовости. Сдвоенный треугольник Штрекайзена.
Структура, текстура и отдельность магматических горных пород. Главные признаки, положенные в основу выделения структур и текстур. Вторичные изменения. Зависимость структурно-текстурных особенностей
горных пород от физико-химических факторов. Структурные критерии для
суждения о порядке кристаллизации минералов при образовании магматических горных пород. Эмпирическое правило Розенбуша. Реакционный
ряд Боуэна. Феннеровский тренд дифференциации.
Систематика изверженных пород
Классификационная диаграмма SiO2 – (Na2O + K2O), принятая Петрографическим комитетом ОГГ АН СССР. TAS-диаграмма по международной систематике. Петрохимические серии щелочного, умереннощелочного и известково-щелочного ряда. Классификационные критерии,
использованные на низших ступенях систематики магматогенных горных
пород. Прочие варианты классификаций, применяемых в современной
петрографии.
Ультраосновные породы. Породы нормального ряда: оливинитыдуниты, перидотиты, меймечиты, пикриты, коматииты. Группы пород щелочного ряда: мелилитолиты, ультраосновные фоидолиты, щелочные
пикриты, мелилититы, ультраосновные фоидиты, кимберлиты и лампроиты. Распространенность, формы залегания магматических тел. Полезные
ископаемые. Гипотезы происхождения ультраосновных пород.
Основные породы. Породы нормального и умеренно-щелочного рядов:
габброиды, основные ультрамафиты, базальты, монцогаббро, эссекситы,
умеренно-щелочные базальты. Систематика габброидов и перкнитов по
минеральному
составу.
Дифференцированные
плутоны.
Базитгипербазитовые формации. Полезные ископаемые. Систематика базальтов
по химическому составу: толеитовые, щелочные оливиновые базальты.
Геологические условия залегания, распространенность. Полезные ископаемые. Вторичные изменения, спилиты.
Примеры главных ассоциаций основных и ультраосновных пород и их
связь с другими группами пород. Офиолиты и магматические ассоциации
срединно-океанических хребтов. Вулканические серии океанических ост-
6
ровов. Габбро-гранитные интрузивные и контрастные (бимодальные) вулканические серии. Глубинные мантийные ксенолиты.
Основные щелочные породы. Щелочные габброиды, шонкиниты, ийолиты, уртиты, тералиты, фергуситы. Щелочные вулканические породы
основного состава: щелочные базальты, нефелиниты и лейцититы.
Примеры главных ассоциаций основных-ультраосновных пород щелочного ряда и их связь с другими группами пород. Понятие о рифтогенных зонах. Дифференцированные плутоны центрального типа, трубки
взрыва, дайковые пояса. Полезные ископаемые.
Средние породы. Общая систематика по минеральному составу. Средние породы нормального и умеренно-щелочного ряда. Диориты-андезиты,
андезибазальты, бониниты-марианиты. Монцониты, трахиандезитылатиты, трахиандезибазальты, сиениты, трахиты. Геологические условия
залегания. Распространенность. Полезные ископаемые. Понятие о вулкано-плутонических поясах и островодужных системах активных континентальных окраин. Примеры главных ассоциаций с участием средних пород
основного и субщелочного рядов: вулканические серии юных и зрелых
островных дуг, габбро-гранитные интрузивные серии и их вулканические
аналоги в тыловых частях активных континентальных окраин и зонах континентальной активизации. Модели магмогенеза: фракционная кристаллизация базальтовых расплавов, синтексис и глубинная контаминация, парциальное плавление метабазитового субстрата.
Средние породы шелочного состава (щелочно-салическая породная
группа). Щелочные сиениты, щелочные трахиты. Фельдшпатоидные сиениты и фонолиты. Геологические условия залегания. Распространенность.
Полезные ископаемые. Проблема источника щелочей. Модели магмогенеза: фракционная кристаллизация щелочно-базальтовых расплавов, флюидный анатексис.
Кислые породы. Принципы классификации на минералогической и петрохимической основе. Плутонические породы. Тоналиты-гранодиориты.
Граниты-лейкограниты. Щелочные граниты. Основные разновидности по
степени насыщенности известью и глиноземом и летучими компонентами
(пироксен-роговообманковые, с высокоглиноземистыми минералами, с
щелочными минералами, редкометально-агпаитовые). Вулканические породы: дациты-риодациты, риолиты, пантелериты-комендиты, онгониты.
Полезные ископаемые. Пегматиты и аплиты. Мигматиты, их типы, происхождение. Некоторые примеры главных ассоциаций с участием кислых
пород: граниты древних щитов и платформ («серые гнейсы», рапакиви,
чарнокиты), граниты и вулканиты складчатых поясов фанерозоя, стрессграниты коллизионных обстановок. Связь кремнекислых пород с другими
петрографическими группами. Модели магмообразования: анатексис,
флюидный синтексис, кристаллизационная дифференциация, ликвация.
7
Возможны ли метасоматические граниты? Генетическая систематика
Б. Чаппела и А. Уайта, ее преимущество и недостатки.
Некоторые замечания о лампрофировых жильных породах (лампрофиры, щелочные лампрофиры, альнеиты-польцениты). Карбонатиты.
2.4. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы (в объеме часов, предусмотренных образовательными
стандартами и рабочим учебным планом данной дисциплины). Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы предлагаются студентам в зависимости от уровня освоения ими учебного материала.
3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
3.1. Обязательные контрольные работы. Метод пересчета, основанный
на вычислении количественных соотношений минералогических компонентов (CIPW). Каждый студент проводит пересчет горной породы (без
использования компьютерных технологий). Контрольная работа по кристаллооптике и оптической минералогии. Тесты по номенклатуре и минеральному составу изверженных горных пород.
3.2. Образцы вопросов для подготовки к экзамену
1. Диаграмма SiO2 – (Na2O + K2O) и основные принципы современной классификации магматических пород.
2. Ассоциации магматических горных пород.
3. Бониниты, их основные признаки и проблема образования.
4. Вещественный состав горных пород.
5. Волновые поверхности кристаллов низших сингоний. Оптическая
ось и оптический знак. Вывод индикатрисы двуосных кристаллов.
6. Волновые поверхности кристаллов средних и высших сингоний.
Оптическая ось и оптический знак. Вывод индикатрисы одноосных кристаллов.
7. Вулканические и субвулканические породы основного состава.
8. Высокоглиноземистые граниты.
9. Главные структуры пород основного состава.
10. Главные особенности породообразующих минералов и их значение для петрографии.
11. Группа ультраосновных эффузивных пород нормального ряда и
основные проблемы их генезиса.
12. Двупреломление. Методы определения двупреломления.
13. Диагностические свойства минералов под микроскопом.
14. Исследование минералов в скрещенных николях.
15. Классификации горных пород по химическому составу. Насыщенность минералов по кремнезему.
16. Классификация горных пород на основе минерального состава.
8
17. Классификация минералов, используемая в петрографии.
18. Компенсаторы. Их назначение и использование.
19. Коноскопия двуосных кристаллов.
20. Коноскопия одноосных кристаллов.
21. Кристаллизационная дифференциация. Реакционный ряд Боуэна.
22. Методы картирования магматических горных пород.
23. Методы обработки петрохимических данных.
24. Методы петрохимических пересчетов и их петрографическое значение и использование.
25. Минеральный состав горных пород и его значение для систематики.
26. Наблюдения минералов в одном николе. Псевдоабсорбция.
27. Насыщенность пород глиноземом и ее петрографическое значение.
28. Номенклатура габброидов.
29. Онгониты и родственные им породы.
30. Определение угла погасания минералов.
31. Определение характера погасания и оптической ориентировки
кристалла.
32. Ориентировка оптических индикатрис низших сингоний.
33. Ориентировка оптических индикатрис средних и высших сингоний.
34. Основные приемы диагностики минералов под микроскопом.
35. Основные принципы классификации горных пород.
36. Петрогенетические механизмы, приводящие к разнообразию составов магматических горных пород.
37. Петрохимические ряды горных пород (нормальный, умереннощелочной, щелочной). Принципы выделения, диагностика, примеры.
38. Плутонические породы кислого состава нормальной щелочности.
39. Плутонические породы основного состава.
40. Плутонические породы среднего состава.
41. Плутонические ультраосновные породы нормального ряда.
42. Поведение двоякопреломляющей пластинки между параллельными и скрещенными николями. Явление погасания.
43. Поглощение света кристаллами. Плеохроизм.
44. Показатели преломления. Определение показателя преломления в
шлифах.
45. Принципы классификации кислых плутонических пород.
46. Причины появления аномальных цветов двупреломления. Примеры.
47. Проблемы соответствия химического состава горных пород и состава расплава.
9
48. Спайность и типы погасания.
49. Средние вулканические породы щелочного ряда.
50. Структура горных пород. Ее значение для диагностики горных пород.
51. Субщелочные и щелочные породы кислого состава.
52. Текстура и отдельность горных пород и их петрологическое значение.
53. Удлинение минералов. Ориентировка оптических индикатрис в
кристаллах разных сингоний.
54. Умеренно-щелочные и щелочные эффузивные породы среднего
состава.
55. Фельдшпатоидные сиениты.
56. Щелочные плутонические породы ультраосновного состава.
57. Щелочные эффузивные породы ультраосновного и основного состава.
58. Эволюция состава горных пород и методы ее представления.
59. Эффузивные породы кислого состава.
60. Эффузивные породы среднего состава нормальной щелочности и
проблемы их генезиса.
3.3. Список литературы
Кристаллооптика
Лодочников В. Н. Основы кристаллооптики. М.: Госгеолиздат, 1949.
Лучицкий В. Н. Петрография. М.: Госгеолиздат, 1947. Ч.1.
Петрология. I. Основы кристаллооптики и породообразующие минералы / А. А. Маракушев, А. В. Бобров, Н. Н. Перцев, А. Н. Феногенов. Учебник для вузов по спец. «Геология», «Геохимия». М.: Науч. мир, 2000.
Татарский В. Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод. М.: Изд-во
МГУ, 1948.
Породообразующие минералы
Винчел А. И., Винчел Г. В. Оптическая минералогия. М.: Иностр. лит.,
1953.
Даминова А. М. Породообразующие минералы. М.: Высш. шк., 1963.
Дир У. А. и др. Породообразующие минералы / У. А. Дир, Р. А. Хауи,
Дж. Зусман. М.: Мир, 1964–1966. Т. 1–5.
Залишак Б. Л. и др. Определение породообразующих минералов в
шлифах и иммерсионных препаратах. М.: Недра, 1974.
10
Лодочников В. Н. Главнейшие породообразующие минералы. М.:
Недра, 1974.
Трегер В. Е. Таблицы для оптического определения породообразующих
минералов. М., 1958.
Петрография изверженных пород
Заварицкий А. Н. Изверженные горные породы. М.: АН СССР, 1964.
Кузнецов Ю. А. Главные типы магматических формаций. Новосибирск:
Наука. Сиб. отд-ние. 1989.
Магматические горные породы. Кислые и средние породы. М.: Наука,
1987.
Магматические горные породы. Классификация, номенклатура, петрология. М.: Наука, 1983. Ч. 1, 2.
Магматические горные породы. Основные породы. М.: Наука, 1985.
Магматические горные породы. Ультраосновные породы. М.: Наука,
1988.
Магматические горные породы. Щелочные породы. М.: Наука, 1984.
Петрографический кодекс. Магматические и метаморфические образования / Сост. В. В. Жданов, Б. А. Марковский, В. Л. Масайтис и др. Утв.
МПК 28 декабря 1994 г. СПб: ВСЕГЕИ, 1995, 128 с.
Петрография и петрология магматических, метаморфических горных
пород. М.: Логос, 2001.
Петрография / А. А. Маракушев, Т. И. Фролова, Д. С. Коржинский,
В. А. Жариков и др. М.: Изд-во МГУ, 1976. Т. 1; 1981. Т. 2
Le Bas M. J., Le Maitre R. W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical
classification of volcanic rocks based on the total akkali – silica diagram //
Journal of petrology. Oxford. 1986. Vol. 27. P. 745-750.
11