Особенности образования минералов Дашкесанского-скарново-магнетитового месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Исследования в курсовой работе проведены на основании фактических материалов, представленных тремя образцами Дашкесанского-скарново-магнетитового месторождения (Кавказ). В связи с особенностью минерального состава и текстурно-структурных особенностей данные образцы относятся к скарновым месторождениям. А именно известковые, т.к преобладают Ca содержащие минералы.

Целью данной работы является: закрепление и обобщение полученных знаний по минералогии; развитие навыков самостоятельного определения минералов в образцах; выделение стадийности минерализации в соответствии с особенностями структур и текстур описываемых образцов; выявление минеральных парагенезисов и с их помощью восстановление условий образования и последовательности выделения минералов.

Для достижения цели были поставлены задачи: определение минерального состава в соответствующих образцах, их детальное изучение под бинокуляром и макроскопически, определение структурно-текстурных особенностей, подробное изучение скарнового процесса.

Изучение образцов проводилось макроскопические и при помощи бинокуляра, так же использовались вспомогательные материалы, как стекло, бисквит, игла, раствор соляной кислоты.

Разделение скарново-рудного процесса на стадии и определение их последовательности производилось на основании геологических и минералогических критериев: по структурно-текстурным взаимоотношениям различных минералов, по изменению породо- и рудообразующих компонентов, по минеральным парагенезисам.

Раздел I. Описание образцов

Образец № 1

Рис. 1 Образец №1

Образец по форме представляет собой неровный скол керна, диаметром 7 см, длина с одной стороны 3 см, с другой -7 см. Окрашен не равномерно, на общей светлой массе наблюдаются участки с темной окраской, можно считать, что окраска мезократовая. Основная масса данного образца сложена кальцитом, из темных минералов - роговая обманка и пироксен, представленный диопсидом, в небольшом количестве присутствует кварц.

Структура по степени кристалличности - полнокристаллическая, характеризуется тем, что образец полностью состоит из кристаллических зерен минералов. По размерам зерен разнозернистая: от грубозернистой (кальцит) до неразличимозернистой, скрытокристаллической (пироксеновые агрегаты). Текстура по способу заполнения пространства - плотная, компактная, т.е все пространство заполнено составными частями, никаких пор в породе не наблюдается. По взаимному расположению минералов - неоднородная, вкрапленная.

В данном образце границы между минеральными агрегатами выражены четко. Проявляется четкая зональность в выделении минералов. Хорошо прослеживается развитие роговой обманки по пироксену. Ясно видно развитие оторочек роговой обманки (до 3 мм в ширину) вокруг центральной гнезда (размеры колеблются 1,5x3 и 2,5x1,7) грязно-зеленого скрытокристаллического диопсида. Остальная масса образца слагается крупнозернистым кальцитом, местами наблюдаются мелкие ромбические вкрапленники (до 7 мм) роговой обманки и кварца, которые приурочены к пироксен-амфиболовым зернам.

Минеральный состав:

5-10% - кварц

10-12% - диопсид

20-25% - роговая обманка

50-60% - кальцит

Образец № 2

Рис. 2 Образец №2

Данный образец имеет неправильную угловатую форму, с размерами 11x8x7 см. Окраска пестрая, т.к образец слагается в основном из темных минералов (гематит, гранат ряда гроссуляр-андрадит), из цветных и светлоокрашенных присутствуют эпидот, микроклин, халькопирит, кальцит и наблюдаются редкие вкрапленники явнокристаллического кварца.

Рис. 3. Образец №2 (увеличен в 2 раза)

Структура по степени кристалличности - полнокристаллическая. По размерам зерен неравномернзернистая: от грубозернистой (кальцит) до тонкозернистого халькопирита. Границы между минеральными индивидами выражены четко. Текстура по способу заполнения пространства - плотная, прожилковая, друзовая. По взаимному расположению минералов - массивная, неоднородная, вкрапленная.

Основная масса образца сложена гранатом гроссуляр-андрадитового ряда (с преобладанием андрадитовой молекулы) равномернозернистая, представлена сплошной зернистой массой. Наблюдаются местами поверхности совместного роста минеральных индивидов с индукционной штриховкой. Далее прослеживается зональность в строении минеральных агрегатов. Наблюдаются последовательные зонки выделения гематита, затем микроклина вдоль центрального гнезда (с размерами 9x5 см), сложенного радиально-лучистыми агрегатами эпидота и крупнозернистого кальцита, местами даже с вкраплениями мелкочешуйчатых агрегатов гематита. У эпидота так же наблюдаются друзовые агрегаты, оставшееся межзерновое пространство заполнил кальцит. В основном гематит представлен тонкопластинчатыми агрегатами, вследствие этого он просвечивает густо-красным цветом, что отчетливо проявляется под бинокуляром. В краевых частях центрального гнезда местами заполнили межзерновое пространство и пустоты агрегаты кварца. В основной массе граната наблюдаются тонкозернистые агрегаты халькопирита.

Минеральный состав:

1%-кварц

1%-халькопирит

3% - микроклин

8% - гематит

10-12% - кальцит

15-20% - эпидот

60-50% - гранат - андрадит

Образец №3

Рис. 4. Образец № 3

Данный образец имеет неправильную угловатую форму, с размерами 16x10x9 см. В общем имеет меланократовую окраску (от светло- до темно-серой), т.к сложен темноокрашенными минералами (магнетит, гранат ряда гроссуляр-андрадит). Из светлоокрашенных в небольших количествах присутствуют кальцит, эпидот.

Структура по степени кристалличности - полнокристаллическая. По размерам зерен неравномернозернистая. Текстура по способу заполнения пространства - плотная, прожилковая с элементами брекчеевидной. А по взаимному расположению частей - неоднородная.

Гранат ряда гроссуляр-андрадит слагает основную сплошную скрытокристаллическую массу (с примесью диопсидовой молекулы), на поверхности которой местами наблюдается кристаллическая корочка в виде мелкозернистых (практически неразличимых вооруженным глазом) ромбододекаэдрических кристалликов граната. Иногда даже выделяются одиночные четко выраженные кристаллы. Эпидот встречается в виде изометрических выделений с мелко радиально-лучистыми агрегатами по всему образцу. В образце можно пронаблюдать прожилки (мощностью до 1,5 см) полностью выполненные кристалликами магнетита, пересекающие основную массу граната. Также можно наблюдать стенки мелких трещин, покрытые корочками кристалликов магнетита. Можно предположить, что радиально-лучистые агрегаты эпидота образовались в пустотах, оставшаяся часть которых позднее заполнилась крупнозернистым кальцитом.

Минеральный состав:

4% - кальцит

6 %- эпидот

20% - магнетит

70% - гранат ряда гроссуляр- андрадит

Раздел II. Описание минералов

Гранат A3B2[SiO4]3 - в образцах №2 и 3 представлен рядом андрадит-гроссуляр: Ca3(Fe,Al)2[SiO4]3

Из примесей в незначительных количествах иногда присутствуют K2O, Na2O и P2O5, V2O5, ZrO2, BeO и др.

Андрадит - Ca3Fe2[SiO4]3 Гроссуляр - Ca3Al2[SiO4]3

Кубическая сингония, планаксиальный вид симметрии. Наблюдаются кристаллы ромбоэдрического, додекаэдрического габитуса.

Часто встречаются в виде сплошных зернистых масс, реже образуют отдельные ромбододекаэдрические кристаллы. [4]

Данный минерал встречается в двух генерациях: I генерация представлена сплошной зернистой массой в образце №2, II генерация представлена скрытокристаллической пироксен-гранатовой массой (образец №3). Цвет варьируется от светло-зеленого до темно-коричневого. Блеск стеклянный, иногда жирный. Спайность отсутствует, излом неровный. Наблюдается индукционная штриховка (образец №2). Твердость 6,5-7. Плотность 3,5- 4,2.

Был определен по форме кристаллов, твердости, цвету.

Кальцит - Ca[CO3] (синоним: известковый шпат)

Примеси Mg, Fe, Mn (до 8%), реже Zn, Sr.

Тригональная сингония, планаксиальный вид симметрии. Наиболее часто встречаются скаленоэдрические кристаллы, реже таблитчатые, ромбоэдрические, изометричные. Нередко образуются полисинтетические двойники (двойниковой плоскостью является плоскость пинакоида (0001).[4]

Наиболее часто встречаются крупнозернистые агрегаты кальцита. Также кальцит образует сплошные зернистые агрегаты в больших плотных массах (мрамора). Редко наблюдаются жилковатый асбестовый кальцит (атласный шпат). Может образовывать натечные образования в виде сталактитов и сталагмитов в пещерах.

Встречается во всех образцах. Имеет крупнозернистые агрегаты. Цвет молочно-белый. Блеск стеклянный. Твердость 3. Спайность совершенная по ромбоэдру {1011}, ступенчатый излом. Плотность 2,8 г/смі.

Был определен по реакции с HCl (наблюдалось бурное выделение CO2) и сравнительно низкой твердости.

Роговая обманка - Ca2Na(Mg,Fe2+)4(Al,Fe3+)[(Si,Al)4O11]2(OH)2

Сингония моноклинная, призматический в.с. Облик кристаллов призматический, столбчатый, реже изометрический. Двойник по (100).

Рис. 12. Агрегаты роговой обманки (образец №1)

Роговая обманка наблюдается в образце №1. Цвет темно-зеленый до черного. Черта зеленая. Блеск стеклянный. Твердость 5,5-6. Спайность совершенная по призме {110}, угол между спайностями 124?. Плотность 3,1-3,3. [4] [[[

Был определен по форме кристаллов, черте, спайности, по зональному развитию роговой обманки по пироксену.

Магнетит - Fe2+Fe23+ O4 (синоним: магнитный железняк)

В качестве примесей могут присутствовать Ti4+O2 (титанистый магнетит), V3+ , Cr32O3+, реже Mg2+O (в Mg-магнетите до 10%), Al3+2O3 (15%).

Кубическая сингония, планаксиальный вид симметрии. Наблюдаются кристаллы октаэдрического, ромбододекаэдрического габитуса. Грани {110} бывают покрыты штриховкой. Двойники по октаэдру {111}. Агрегаты чаще встречаются в сплошных зернистых массах или в виде вкраплений, в пустотах можно встретить друзы кристаллов. [4]

Магнетит встречается в образце №3 в виде прожилок полностью сложенных мелкими кристаллами. Цвет железо-черный, под бинокуляром наблюдается синеватая побежалость. Блеск полуметаллический, непрозрачен. Черта черная. Твердость 5,5-6, хрупок. Плотность 4,9-5,2. Спайность отсутствует. Излом не наблюдается. Сильно магнитен. [3]

Был определен по магнитным свойствам, черной черте.

Эпидот - Ca2(Al,Fe)3[Si2O7][SiO4](O,OH)

Моноклинная сингония, ромбопризматический в.с. Облик кристаллов призматический, иногда шестоватый, реже изометрический. Двойники встречаются часто, плоскостью срастания служит (100), реже (001).

Помимо друз эпидот часто образует сплошные зернистые, радиальнолучистые или параллельно шестоватые агрегаты. [4]

Встречается в образце №2 и 3 в виде радиальнолучистых агрегатов, в образце №2 наблюдаются друзовые агрегаты. Цвет эпидота зеленый. Блеск стеклянный, сильный. Цвет черты фисташково-зеленый. Твердость 6,5, хрупкий. Спайность совершенная по {001}. Плотность 3,35-3,45.

Рис. 15. Агрегаты эпидота (образец №2)

Был определен по цвету, агрегатам, твердости и спайности.

Диопсид - Ca(Mg,Fe)[Si2O6] Является крайним членом изоморфного ряда диопсид-геденбергит. В виде примесей содержит FeO, MnO, реже Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, V2O3, Na2O, TiO2.

Сингония моноклинная, призматический в.с. Хорошо образованные кристаллы встречаются сравнительно редко. Обычно имеют короткостолбчатый облик.

Сплошные массы диопсида чаще всего сложены зернистыми агрегатами, также встречаются шестоватые или радиальнолучистые агрегаты. [4]

Диопсид встречается в образце №1 в виде скрытокристаллических агрегатов. Цвет грязно-зеленый. Черта светлая. Блеск стеклянный. Спайность совершенная по призме {110} под углом 87?. Плотность 3,27-3,38.

Был определен по цвету, черте и по зональному развитию роговой обманки по пироксену.

Кварц - SiO2

В качестве изоморфных примесей присутствуют Al3+, Fe3+, Ti4+. Кварц имеет много разновидностей.

Полиморфен: б - кварц, кристаллизуется в тригональной сингонии; в- кварц, более высокотемпературная модификация кристаллизуется в гексагональной сингонии, имеет планаксиальный в.с. Кристаллы призматические, дипирамидальные, псевдогексагонального облика. Низкотемпературный б-кварц в хорошо образованных кристаллах встречается только в пустотах или рыхлых средах. На гранях призмы характерна горизонтальная штриховка. [4]

Встречается в образцах №2 и 1. Цвет водяно-прозрачный. Стеклянный блеск. Спайность отсутствует, излом определить трудно, т.к представлен не значительными выделениями. Твердость 7, плотность 2,5-2,8 г/смі.

Был определен по твердости и отсутствием спайности, и по водяно-прозрачному цвету.

Гематит - Fe2O3 (синонимы: железный блеск, железная слюдка, красный железняк). Иногда в виде изоморфных примесей присуствуют Ti и Mg.

Имеет тригональную сингонию, планаксиальный вид симметрии. Кристаллы пластинчатые, ромбоэдрические и таблитчатые. Вследствие образований полисинтетических двойников по ромбоэдру {1011}, плоскости пинакоида бывают покрыты треугольной штриховкой. Чаще всего встречаются листовато-чешуйчатые, пластинчатые агрегаты, реже плотные скрытокристаллические. [4]

Встречается в образце №2

В образце гематит представлен тонкопластинчатыми агрегатами, под бинокуляром отчетливо проявляется синеватая побежалость. Цвет стально-серый, местами наблюдаются тонкораспыленные агрегаты вишнево-красного цвета. Блеск металлический до полуметаллического. Полупрозрачен только в очень тонких пластинках. Черта вишнево-красная. Твердость 5,5-6, хрупок. Спайность отсутствует. Плотность 5-5,2. [3]

Был определен по вишнево-красной черте, агрегатам, немагнитен.

Халькопирит - CuFeS2 (синоним: медный колчедан)

В качестве примесей в малых количествах иногда присутствуют Ag, Au и др.

Имеет тетрагональную сингонию, инверсионно-планаксиальный вид симметрии. Кристаллы редки и встречаются только в друзовых пустотах. Имеет псевдооктаэдрический или тетраэдрический облик.

Чаще всего имеет сплошные или тонкозернистые агрегаты. [4]

Халькопирит встречается в образце №2. Представлен тонкозернистым агрегатом. Цвет латунно-желтый. Блеск сильно металлический. Черта черная, определение черты затрудненно из-за малого количества халькопирита в образце. Твердость 3-3,5, довольно хрупок. Спайность несовершенная. Излом не наблюдается, т.к данный минерал не образует значительных масс. Плотность 4.

Был определен по латунно-желтому цвету и агрегатам.

Раздел III. Характеристика минеральных парагенезисов и условий их образования

Изучаемые образцы представляют собой закономерную совокупность парагенетических ассоциаций минералов, образовавшихся в определенных геологических условиях. В связи с особенностью минерального состава и текстурно-структурных особенностей данные образцы относятся к скарновым месторождениям. А именно известковые, т.к преобладают Ca содержащие минералы.

Минеральный состав известковоскарновых месторождений разнообразен и зависит от температуры, давления CO2, подвижных компонентов и окислительно-восстановительных условий. К собственно скарновыми минералам относятся гранаты гроссуляр-андрадитового ряда, пироксены ряда диопсид-геденбергит, волластонит скаполит, также в известковоскарновых месторождениях широко распространены эпидот, амфиболы, хлориты, карбонаты. Главными рудными минералами являются магнетит, гематит, шеелит, молибденит, галенит, сфалерит, халькопирит и др. [1]

Скарнами принято называть породы, сложенные силикатными и алюмосиликатными минералами кальция, магния, железа, марганца, возникшие в результате метасоматического преобразования карбонатных и алюмосиликатных пород в зонах воздействия на них компонентов через поровой раствор. Известковоскарновые месторождения образуются на контактах гранитоидов с известняками в послемагматический этап. Это подтверждается тем, что известковые скарны и орудинение развиваются как по карбонатным (экзоскарны), так и по интрузиям (эндоскарны). Невозможность образования в магматический этап связана с высокой активностью глинозема в гранитной магме, при которой между магмой и известняком не могут возникать реакционные скарновые минералы. Почти все исследователи отмечают приуроченность скарнов к гипабиссальным интрузивам (1,5 - 4 км). Оптимальный диапазон формирования скарновых месторождений 500 - 2000м. большинство месторождений образуется в интервале температур 800 - 200 ?C. [1] [5]

Существует много теорий по образованию скарновых месторождений. Наиболее полно была разработана стадийная модель П.П Пилипенко. Он разделил весь процесс на шесть стадий.

По этой модели скарновые месторождения образуются в результате воздействия на породы «скарнирующих» растворов при постепенном снижении температуры. Отложение минералов происходит последовательно - стадийно, в связи с развитием трещиноватости и постепенным изменением состава, температуры и режима щелочности-кислотности. Стадийность процесса определяется по минеральным парагенезисам, возникшим в разных структурно-геологических и физико-химических условиях.

Первая стадия - кремневого метосамотоза - характеризуется привносом кремния протекает в условиях высокой температуры и приводит к образованию диопсидовой породы, приурочен к экзоскарнам.

С глубиной увеличивается содержание геденбергитовой молекулы.

Вторая стадия - алюмосиликатного метасоматоза - обусловлена привносом кремния и алюминия, создающих условия для образования различных гранатов; состав гранатов постепенно изменяется от маложелезистых до железистых. Во время развития скарнового процесса активность железа возрастает, происходит увеличение железистости скарновых минералов. Состав граната по направлению к экзоскарнам постепенно изменяется от гроссуляра (не содержащий Fe) до андрадита, в состав которого входит 31,5% Fe2O3. Андрадит чаще всего является наиболее поздним гранатом и возникает в процессе околорудного изменения, развивается в заключение стадии с замещением пироксеновых и гранатовых скарнов, причина повышение кислотности растворов. Содержание осаждающегося в скарнах Fe меняется внутри контактовой зоны, нарастая к ее внешним границе.

Третья стадия - галоидного метасоматоза - связана с привносом хлора. Приводящим к накоплению скаполита в скарнах.

Четвертая стадия - железного метасоматоза - характеризуется выделением закисного и окисного железа, приводящим, с одной стороны, к накоплению магнетита и гематита, а с другой - к обогащению скарна железистыми алюмосиликатами - геденбергитом, железистым гранатом и др. Понижение температуры вызывает еще большее ослабление подвижности Fe и приводит к массовому накоплению магнетита. Руды локализуются преимущественно в гранатовых и пироксен-гранатовых (гранат всегда преобладает) экзоскарнах. Ведущим фактором размещения орудинения являются трещинные структуры - зоны дробления. Скарны, как признаются исследователи, служат лучшей средой для отложения магнетита и выступают в качестве основных осадителей железа из растворов. Выпадение железа из растворов в форме магнетита происходит в результате резкого понижения растворимости соединений железа вследствие быстрой нейтрализации кислых рудоносных растворов при реакции их со скарнами( т.е при реакции с породой более основного состава, замещение (Ca, Mg) на (Fe2+, Fe3+))

В течении четырех стадий формируются «сухие скарны», минералы которых не содержат воды. Рудная минерализация возникает после образования скарнов (сопровождается изменением скарнов: в данном случае происходит амфиболизация).

Пятая стадия - флюидно-водного метасоматоза (ниже 400?C)- протекает при участии таких минерализаторов, как вода, углекислота и хлор, и приводит к образованию «водных скарнов», в состав которых входят роговые обманки, гематит, эпидот, а также кальций.

Шестая стадия - сульфидного метасоматоза. В дальнейшем на более поздних низкотемпературных стадиях Fe становится совершенно инертным, а в числе подвижных элементов появляются S и Cu. Взаимодействуя с раннее выделившимися соединениями железа они формируют скопления халькопирита. [1]

На основании сделанных фактов и наблюдений в описываемых образцах, (пространственно-временные взаимоотношения минералов) позволяют выделить минеральные парагенезисы.

В образцах определены: гранат гроссуляр-андрадитового ряда, диопсид, роговая обманка, эпидот, микроклин, магнетит, гематит, кальцит, кварц, халькопирит. Это типичная минеральная ассоциация известковоскарновых месторождений.

Первыми нужно выделить парагенезисы минералов, не содержащих в составе воды, так называемых «сухих скарнов», относящимся к четырем первым стадиям (по Пилипенко).

Это такие как: пироксен-гранатовый (образцы №2 и 1)

Сначала при привносе кремния при довольно высоких температурах сформировался пироксеновый скарн, а с привносом алюминия создавались условия для образования гранатов первой генерации (в виде сплошной мономинеральной зернистой массы образец №2). В итоге образовался пироксен-гранатовый парагенезис.

Дальнейший привнос кальция вызывает образование диопсид-гранатовой зоны, с образованием граната II генерации (сплошная скрытокристаллическая масса образец №3), потом прошли трещины и по ним происходит нарастание более позднего магнетита. Таким образом можно выделить гранат-магнетитовый парагенезис.

К водно-силикатной стадии можно отнести такие минералы как эпидот - гематит - роговая обманка. В образце №1 выделяется роговая обманка замещая пироксен. В результате привноса воды, углекислоты формируется эпидот с участием гематита (образец №2). Эпидот формирует центральное гнездо в виде радиально-лучистых и друзовых агрегатов, вокруг которого возникают последовательные зоны выделения гематита, затем микроклина. В результате проникновения растворов по трещинам формировался эпидот, заполняя свободное пространство (образец №3).

При понижении температуры в числе подвижных элементов появляются S и Cu. Взаимодействуя с раннее выделившимися соединениями железа они формируют мелкие скопления тонкозернистого халькопирита, выделяющиеся на общей массе граната I генерации. В силу этого можно выделить халькопиритовую стадию.

Низкотемпературной стадии соответствует кварц-кальцитовый парагенезис. Наблюдается водяно-прозрачный кварц, который приурочен к краевым частям пироксен-амфиболовых зерен (образец №1). Это свидетельствует о том, что кварц образовался немного раньше, чем кальцит. Условия образования кварца не менялись или менялись не значительно, в результате чего он образовывал прозрачные кристаллы. Кальцит занимает свободное пространство, формируется в сплошной крупнозернистый агрегат со ступенчатым изломом, заполняя межзерновое пространство.

месторождение магнетитовый кавказ

Таблица №1

Схема последовательности образования минералов Дашкесанского-скарново-магнетитового месторождения (Кавказ)

Процентное содержание минералов в исследуемых образцах:

- 60 - 70%

- 20 - 30%

- 10 - 20%

- 1 - 10 %

Заключение

В ходе проделанной работы были закреплены и обобщены знания по курсу минералогия, также были приобретены навыки: определения минералов по комплексу их физических свойств, макроскопически и под бинокуляром, с использованием химических реакций; выявления минеральных парагенезисов и с их помощью восстановление условий образования и последовательности выделения минералов, описываемых образцов, а также самостоятельного обобщения и литературного изложения результатов своих наблюдений.

Работа проводилась для подготовки к дальнейшим исследования, которые будут проводиться при последующем обучении.

Размещено на Allbest.ru