Минералого-петрографическое исследование серпентинитов и серпентинизации ультрабазитов Полярного Урала

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 553.543:549.623.7

Ухтинский государственный технический университет

Минералого-петрографическое исследование серпентинитов и серпентинизации ультрабазитов Полярного Урала

Печерин В.Н.

Серпентиниты -- плотные массивные горные породы, вязкие, трудно раскалывающиеся, от серо-зеленоватого до зеленовато-черного цвета. Остановимся на характеристике составляющих их минералов. Серпентины в шлифах либо бесцветные, либо светлоокрашенные иногда слабо плеохроируют в светло-зеленоватых и желтоватых тонах. Хризотил имеет волокнистую и листоватую, чешуйчатую форму, обычно пластинчатый, призматический; лизардит в виде шнуров развивается по краям и внутри зерен оливина, реже в ортопироксенах; кроме того, образует псевдоморфозы по этим минералам. Гомоосевые псевдоморфозы лизардита по ортопироксену называются баститом. Тонковолокнистый хризотил, развивающийся по трещинам с волокнами, ориентированными перпендикулярно к стенкам трещины, называется хризотил-асбестом, качество которого тем выше, чем длиннее его волокна.

В серпентинитах обычно содержатся тальк, тремолит, хлорит, карбонаты (магнезит, брейнерит), магнетит, брусит, который находится в тонкой субмикроскопической смеси с серпентином или образует прожилки. В качестве реликтовых минералов часто встречаются зерна оливина, орто- и клинопироксена, амфибола, хромшпинелидов, включая хромит, пироп и др.

Структуры серпентинитов петельчатые, решетчатые, лепидобластовые. Петельчатые структуры самые ранние и при наложении более высокотемпературного метаморфизма, регионального или контактового, сменяются решетчатыми, обусловленными разноориентированными, под углом 90° в двух основных направлениях, пластинчатыми кристаллами антигорита.

Серпентиновая минерализация развивается в различных условиях щелочности. На более щелочной стадии железо первичных перидотитов окисляется и входит в состав серпентина и брусита и формируются так называемые немагнитные серпентиниты. Но с возрастанием температуры должны усиливаться процессы восстановления железа, что способствует образованию в серпентинитах магнетита и повышению их магнитной восприимчивости. Таким образом, по окислительно-восстановительным условиям серпентиниты являются индикаторами раннего щелочного метаморфизма офиолитовых поясов и их последующего орогенного преобразования.

Среди минералов группы серпентина выделяются три основные разновидности -- хризотил, лизардит и антигорит. В этой последовательности в минерале снижаются содержание воды (хризотил -- 13,6--14,2% Н2О, лизардит -- 12,4--13,7% Н2О, антигорит -- 12,2--12,4% Н2О) и степень окисления железа. Антигориты в этой группе разновидностей серпентина формируются, по-видимому, в более восстановительной обстановке, обусловливающей также относительно пониженное парциальное давление Н2О вследствие высокой восстановленности флюидов. Антигорит относительно лизардита и хризолита стабилизируется также с повышением температуры и давления на твердые фазы (Ps), так как реакция дегидратации, связывающая эти минералы, характеризуется отрицательным объемным эффектом [1]:

хризотил (лизардит) = антигорит + Н2О;

Хризотил образует жилы, которые пересекают породы, сложенные другими серпентиновыми минералами. В общем серпентин слагает крупные тела, возникающие в результате гидротермальных изменений ультраосновных пород (дунитов и пироксенитов). Он также развивается в виде каемок вокруг неизменных участков этих пород или замещает их полностью. Серпентин нередко замещает оливин в базальтах и габбро [3].

При серпентинизации значительно уменьшается удельный вес породы: если дуниты и перидотиты имеют удельный вес около 3,3 г/см3, то серпентиниты только 2,5--2,6 г/см3, что вызывает и увеличение объема породы на 20--27% по сравнению с исходными, магматическими.

При температуре более 500°С серпентиновые парагенезисы исчезают и появляется ассоциация тальк + форстерит.

Наиболее высокотемпературная гидратация ультраосновных пород приводит к образованию магнезиальных антофиллитовых пород, верхний температурный предел которых довольно высок. Крайне магнезиальный антофиллит имеет узкое, ограниченное поле устойчивости и определяется температурой 650--750°С и давлением Р < 6 кбар; при более высоком Р антофиллит разлагается на относительно плотную ассоциацию энстатита и талька, при этом разложение не сопровождается освобождением или поглощением воды, что и обусловливает небольшую зависимость равновесия от температуры:

Mg7[Si4011]2(OH)2 > 4MgSi03 + Mg3Si4010(OH)2. антофиллит энстатит тальк [1]

Метаморфизм ультрабазитов Методика исследования серпентинизации ультрабазитов серпентинит минерализация щелочность ультрабазит

До недавнего времени главным методом исследования серпентинизации ультраосновных пород считался петрографический метод их описания в шлифах (Варлаков, 1978; Лодочников, 1936), который позволяет диагностировать вторичные и первичные минералы, описывать структуру и текстуру пород, проводить онтогенические исследования, выявляя последовательность образования минералов по их взаимопересечениям, выделять минеральные ассоциации и проводить полуколичественную оценку содержания вторичных минералов, а значит, и оценивать степень серпентинизации пород. Погрешность определения содержания отдельных главных минералов при этом составляет 5--10%, а содержание тонкодисперсных минералов определить не удается.

В качестве более точных методов диагностики минералов часто используют рентгеноструктурный метод, ИК-спектроскопию, электронографию и в последнее время -- термический метод, статические магнитные и термомагнитные исследования (Дериватограммы..., 1992; Макеев и др., 1985; Макеев, Лыюрова, 1989; Халепп, Бурд, 1984). [2]. Если первые три метода требуют отбора монофракций минералов для их точной диагностики и недостаточно эффективны при анализах смесей, то термический анализ позволяет и четко диагностировать минеральные виды, и определять их содержание в породах.

Степень серпентинизации массивов Полярного Урала неравномерна: она возрастает к краевым частям и минимальна в ядерных частях (Брянчанинова, Макеев, 1989; Макеев, 1992а). Отмечается увеличение степени серпентинизации массивов к южному и северному окончаниям Полярноуральского пояса: при средней серпентинизации поверхности массивов на 50--60 % самый северный блок Сыумкеуского массива (Щучьинский) серпентинизирован на 80 %, а южный блок Войкаро-Сынинского массива (Лаптапайский) -- на 70 % [2].

Рис. 1. Серпентинизированный оливинит, ув. 72х, николи параллельны

Микроскопическое описание. Шлиф №1.

Серпентин волокнистый (хризотил, бесцветный, ксеноморфной формы, спайность отсутствует, двупреломление по номограмме Мишеля-Леви 0,005, 4-я группа Лодочникова.

Оливин бесцветный, округлой формы, двупреломление высокое, по номограмме Мишеля-Леви 0,015, 6-я группа Лодочникова.

Оливин (50%) породообразующий минерал, серпентин (45%) образовался за счет богатого окисью Mg оливина. Также отмечается присутствие рудного минерала - магнетита (5%), вследствие этого порода называется серпентинизированный оливинит с петельчатой структурой (рис. 1,2).

Рис. 2. Серпентинизированный оливинит, ув. 72х, николи скрещены

Макроскопические описание серпентинита.

Порода темноокрашенная, голубовато-серая. Текстура плойчатая, обусловлена складками, образованными под влиянием давления; структура петельчатая, характеризующаяся наличием петель, образованных переплетающимися полосками серпентина.

Минеральный состав: серпентин (100%). Образец представлен на рис. 3.

Рис. 3. Серпентинит голубовато-серый, плойчатый

Библиографические ссылки

1. Метаморфическая петрология: учебник / А. А. Маракушев, А. В. Бобров.-М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2005. - 256 с.

2. Макеев А. Б., Брянчанинова Н. И. Топоминералогия ультрабазитов Полярного Урала. - СПб.: Наука, 1999. - 252 с.

3. Батти Х., Принг А. Минералогия для студентов. Пер. с англ. - М.: Мир, 2001. - 429 с.

Размещено на Allbest.ru