Минералогия, номенклатура минерально-структурных типов и глоссарий кремневых пород.

Минералогия

Основными компонентами необломочных кремнистых осадков являются опал, халцедон и кварц, кварцин, кристобалит. Остальные присутствующие здесь минералы, обычно развитые в смежных осадочных породах, следует считать примесями.

Опал SiO₂× n H₂O, представляет собой преимущественно аморфный кремнезем с некоторым количеством воды. Он отличается низкой плотностью, около 2,1, и растворим в KOH. Он имеет низкий коэффицент преломления, изменяющийся от 1,38 до 1,46 в зависимости от содержания воды. Измерения Брамлетта али для опала кремнистых организмов значение показателя преломления 1,440±0,002, что соответствует содержанию воды около 9%. Опал встречается во многих кремнях и в некоторых из них является основным компонентом. Однако он обнаружен только в MZ и KZ кремнях, предполагается, что в более древних породах он превращен в халцедон и кварц. В результате превращения – химической дегидратации – возникают определенные явления усыхания, особенно сфероиды с концентрической слоистостью.

 

Халцедон – доминирующая составная часть большинства кремней – является природным микроволокнистым кремнеземом с кристаллической решеткой кварца. Он преимущественно волокнистый, обычно проявляет отрицательное удлинение, имеет показатели преломления 1,533 и 1,540, а двупреломления от 0,009 до 0,011, плотность от 2,55 до 2,63, отсутствует инверсия при 573° С, и теплоемкость отлична от теплоемкости кварца. Электронные микроснимки халцедонового или волокнистого кремнезема показывают, что материал имеет губчатую структуру, которая предположительно обусловлена наличием мелких сферических пустот, заполненных водой. Признаки волокнистой структуры и присутствия опала не обнаружены.

 

Кварц. В некоторых отложениях наряду с халцедоном и опалом, также встречается кварц, иногда он является доминирующим. Тарр считал, что микроволокнистый хацедон со временем превращается в кварц. Последовательный ряд таков: первичный гидрогель (опал) – халцедон – кварц. Также ученый показал, что размер зерна кварца в некоторых докембрийских кремнях тесно связан со степенью метаморфизма: чем выше степень метаморфизма, тем кремень более грубозернистый.

 

Компоненты, отличающиеся от перечисленных выше форм кремнезема, встречаются в кремнях редко. Некоторые менее распространенные «нечистые» кремни содержат кальцит, доломит и сидерит. Даже некоторые распространенные кремни содержат отдельные ромбы доломита. Некоторые кремни содержат крупные зерна обломочного кварца. Небольшое количество алюминия может замещать кремний; встречаются также обломки глинистых пород. В некоторых черных кремнях присутствует железо в виде пирита или магнетита; в красной яшме – в виде гематита.

Номенклатура

Кремневые породы по классификации Фролова В. Т. (1992) в минерально-структурном отношении подразделяются на два вида по генетическому типу: биоморфные и абиоморфные. В свою очередь биоморфные делятся на кремни с диатомовой, радиоляриевой, спикуловой структуры в зависимости от органических остатков. Абиоморфные породы разделяются на аморфные («сплошные» - бесструктурные; глобулярные), криптокристаллические и кристаллические, в зависимости от раскристаллизованности породы и наличия четко выраженных кристаллов.

Глоссарий

Гэзы (гёзы) – польский термин, синоним термина «опока», более распространенного в отечественной литературе.

Гейзерит – светлоокрашенная опаловая (кристобалит-опаловая) порода, близкая по происхождению к известняковому туфу. Является результатом выпадения кремнезема из горячих водных источников (гейзеров). Обладает натечным пористо-кавернозным строением, может образовывать сталактиты, сталагмиты, инкруастации. Синоним – кремнистый туф.

Джеспилит – полосчатая метаморфическая порода, состоящая из мелкозернистого кварца с волнистым погасанием и железорудных минералов. Характерны серые, красные, бурые и фиолетовые окраски полос. Синоним – железистые кварциты (докембрий).

Диатомит – рыхлая или сцементированная опаловая и кристобалит-опаловая порода, состоящая более чем на 50% из панцирей диатомей, обычно с примесью спикул кремневых губок, радиолярий, а также глинистого и алевритового материала. Характерна высокая пористость. Является хорошим адсорбентом (палеоген-четвертичка).

Диатомовые илы – рыхлые современные осадки темно-серого и черного цвета (из-за обилия неокисленного органического вещества). Накапливаются в морских и континентальных (озерных) обстановках. При уплотнении превращаются в диатомиты.

Кварцит – порода, состоящая из зерен кварца, может присутствовать кварц-халцедоновый цемент. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников или перекристаллизации кремниевых пород. Применяется как сырье в металлургии, строительстве (преимущественно докембрий).

Кварц-халцедонит – термин предложен Л. В. Пустоваловым для обозначения минерального состава фтанитов.

Кремни – плотные кремниевые образования, состоящие из смеси аморфного и кристаллического кремнезема. Окраска разнообразная, с преобладанием серых и темно-серых тонов. Образуют некрупные линзы, желваки и конкреции в породах кремниевого и иного, преимущественно карбонатного состава. Окрашенные, концентрические или с зональным строением разности могут использоваться в качестве поделочных камней.

Кремниевый сланец – осадочная плотная порода кварц-халцедонового состава, иногда с примесью глинистого вещества, с отчетливо выраженной сланцеватой текстурой, нередко полосчатая. Окраска различная, но обычно монотонная, чаще серых тонов. В них могут в расличных количествах встречаться скелеты радиолярий и спикулы кремниевых губок. Мощности от метров и десятков до первых сотен метров. Входит в группу яшмовидных п.

Новакулит – очень редкая разновидность кремниевых пород светло-серого и белого цвета, сложенных только очень мелкими (2-6 мкм) кристалликами кварца. Используется в качестве тонкого абразива.

Опока – легкая пористая порода кристобалит-опалового состава с примесью халцедона, глинистого вещества, иногда алевритовых частиц и органических остатков (скелетов радиолярий, спикул кремневых губок и панцирей диатомей). В отличие от большинства силицитов, излом у опок полураковистый или неровный. Окраски светлые, темно-серые, иногда черные (известны с мела).

Порцелланит – светлая опаловая и кристобалит-опаловая микропористая порода с примесью глинозема и карбоната. Имеет текстуру и структуру, близкие к неглазурованному фарфору. Образуется в корах выветривания, вероятно, за счет глубокого преобразования опок. Синоним – фарфоровая яшма.

Радиоляриты – в разной степени цементированные органогенные породы, минеральная часть которых (менее 50%) состоит из смеси различных минералов водных и безводных оксидов кремнезема. Среди примесей могут быть глинистое вещество, фосфаты, алевритовый и пирокластический материал.

Спонголиты (спонгиолиты) – органогенные кремниевые породы, сложенные преимущественно спикулами кремниевых губок с примесью скелетов радиолярий и раковин фораминифер (всего не менее 50%), а также смешанным опал-кристобалитовым или кварц-халцедоновым минеральным составом. Могут содержать примесь алевритовых частиц. Цвет светло-серый, зеленоватый (от глауконита). Известны в морских и озерных фациях с раннего карбона (расцвет – мел-палеоген). Синоним – спикулит.

Трепел – рыхлая или слабосцементированная порода, близкая к диатомиту, но с меньшим количеством и очень плохой сохранностью скелетных остатков организмов. Окрашена в различные цвета: от белого, серого, бурого до красного и черного. Синоним – инфузорная земля.

Флинт – кремниевые желваки, встречающиеся в толщах писчего мела на Британских островах. Может служить синомимом применяемого в отечественной литературе термина – кремень.

Фтанит – массивная толстоплитчатая порода кварц-халцедонового состава, разного цвета, с преобладанием серых тонов, иногда содержащая остатки скелетов радиолярий и спикул кремниевых губок. Р. Ж. Гаюи (1922 г.) указывал на черный цвет фтанитов, обусловленный обязательной примесью тонкорассеянного углистого вещества или графита.

Яшма – пестроокрашенная полосчатая или пятнистая порода, сложенная ультрамикроскопическими кристаллами кварца (1-10 мкм). По составу близка новакулитам, но отличается от них пестрой окраской из-за присутствия оксидов железа и марганца, разнозерностью и трещиноватостью. В яшмах могут присутствовать остатки скелетов радиолярий (радиоляриевые яшмы) и спикулы кремниевых губок. Характерна повсеместная временная и пространственная связь яшм с вулканическими породами.

42. Главные причины и пути «созревания» силицикластических (терригенных) осадков. Отражение «созревания» в номенклатуре и положении песчаников на диаграмме QmFLt по W. Dickinson (1988).

Геодинамическая классификация псаммитов (Диккинсон)

Условные: Qt - сумма всех зерен кварца, Qm - монокристалличный кварц, Qp - обломки кварцевых пород, F – сумма полевых шпатов (P – плагиолазы, К - КПШ), Lt - сумма обломков пород, L – нестабильные обломки пород, Lv - обломки вулканических пород, Ls – обломки осадочных пород.

Вот это из Петтиджона: образование матрикса происходит различными путями. Как отмечает Диккинсон, существуют протоматрикс, ортоматрикс, эпиматрикс и псевдоматрикс. Первый – это захваченная в поры обломочная глина, второй – перекристаллизованный материал, третий – продукт диагенетического изменения зерен песчаной размерности, а четвертый – образован в результате деформации и раздавливания мягких обломков глинистых пород. Хотя в породе возможен матрикс любого типа, однако в большинстве древних граувакк он представлен эпиматриксом, что связано с глубоким погружением пород и со слабым метаморфизмом или интенсивным диагенезом; все это вместе названо Кюненом грауваккизацией.)

 

Внимание – далее по лекциям, рисунки смотреть выше!

Более зрелый обломочный – это который имеет в составе ювенильный слабо изменённый материал. инистоговом и очень плохой сохранностью скелетных осткедоновым минеральным составомй и раковин фораминифер (всввввeee))

Состав обломочного материала из «провинции рециклированных орогенов»:

Подпровинция субдукционных орогеных комплексов – переотложенные пески (много зерен кремней – из обломков островной дуги и эрозионного орогена); источник вещества - зеленые сланцы, кремни, грауваки, офиолиты;

Подпровинция коллизионных орогенов - провинция более зрелых пород, формируются надвиговые пластины; источники материала – офиолитовый меланж, плутонические террейны, магматические дуги, вовлеченные в коллизию.

 

Состав обломочного материала из «провинции магматических дуг»:

Подпровинция несрезанных дуг – дает пески вдоль островных дуг и некоторых АКО (больше обломков вулканических пород, островных дуг и континентальных окраин, преддуговых бассейнов, склонов дуг, окраинных морей, задуговых бассейнов, бассейнов внутри вулк. поясов). Состав обломочного материала – пески, обогащенные Pl;

Подпровинция срезанных дуг – дуги глубоко эродированы – состав песчаников из средней части диаграммы QFL.

Итак (сам придумал, так что всё это «как бы так»), получается, что обломочный материал из провинции магматических дуг менее зрелый (обломки вулканические), а вот из рецикл. орогенов более зрелый, так как в образовании обломков участвуют ювенильные источники – смотри диаграмму Диккинсона (чуть выше).

 

!! – из 17 билета, если сильно понадобятся -!!

17. Плейт-тектоника, источники кластического материала и состав песчаников. Метод идентификации главных геодинамических источников кластического материала (на примере диаграмм W.R.Dickinson & C.A.Suczek (1979), W.R.Dickinson (1988), R.Valloni, G.Mezzadri (1984).

Было предложено несколько схем. Каждая схема сопоставлена с определенным геодинамическим режимом. Наиболее известна схема Дикинсона. Провинции исследуются только по зернам и обломочным компонентам.

Конечные компоненты объединяются:

4) Q – стабильные зерна кварца; Qm – монокристаллические кварцевые зерна;

Qp - поликристаллические кварцевые зерна + кремень

5) F – монокристаллы ПШ и плагиоклазов

6) L – метастабильные поликристаллические компоненты

L=Lv+Ls+Qp (Lv - вулканические; Ls - осадочные)

Дикинсон и др., используя точные данные петрографического анализа (500 зерен), построили 4 диаграммы QFL, которые:

3) Подчеркивают стабильность зерен, выветривание, рельеф источника

4) Механизм транспортировки

Qm – FLtot – размер зерен в источнике

Qp Lv Ls – частичная популяция зерен, характер поли- и монокристаллического компонентов каркаса => выделено несколько групп:

4) Континентальные блоки

5) Магматические дуги

6) Рециклированные орогены

Внутри этих групп выделено несколько провинций:

4) Провинция континентальных блоков

А. провинция внутренних районов кратонов – пески, образующиеся из песков щита

Обстановки накопления:

· отложение на платформе;

· вдоль континентальных окраин;

· на склоне и шельфе;

· могут встречаться поверх офиолитов.

Это кварцевая группа песков с пониженным содержанием ПШ. Причем КПШ > Pl (из-за выветривания).

В. Провинция поднятого фундамента – пески рядом с блоками, ограниченными разломами.

Обстановки накопления:

· зарождающиеся рифтовые пояса;

· трансформные границы;

· пояса гранитных плутонов, дуговых орогенов.

Быстрая эрозия песков дает аркозы.

5) Магматические дуги

С. Провинция несрезанных островных дуг – материал незрелой магм. дуги Пески вулканогенных поднятий островных дуг и континентальных окраин.

Обстановки накопления:

· желоба;

· преддуговые бассейны;

· склон дуг;

· окраинные моря;

· задуговые бассейны;

· бассейны внутри вулканических поясов.

Пески обогащены Pl.

D. Провинция срезанных дуг (зрелых) – смешанный материал вдоль континентальных окраин (Анды).

Обстановки накопления:

· преддуговые бассейны;

· задуговые бассейны;

· желоба.

Средняя область на диаграмме QFL. Чем более вулканическая область, тем больше лититового компонента. Кварц имеет газово-жидкие включения.

6) Рециклированные орогены

Е. Провинция субдукционных комплексов – тектонически поднятые комплексы – деформированные офиолиты между осью желоба и вулканической цепью.

Обстановки накопления:

· желоба;

· преддуговые бассейны;

· переотложенные пески.

Зеленые сланцы, кремни, граувакки, известняки. Много зерен кремней, примесь обломков островной дуги или эрозионного орогена.

F. Провинция коллизионного орогена – формируются надвиговые пластины

Источники:

· офиолитовый меланж;

· плутонические террейны;

· магматические дуги, вовлеченные в коллизию.

G. Провинция поднятий Форланда – упорядочение которой упирается в складчато-надвиговые пояса. Защищает осадочный бассейн от влияния вулканических дуг.

 

Типы дренажных систем:

1) Амеро-тип – асимметричный континент.

2) Евро-тип – сложный континент с внутренним орогенным поясом

3) Афро-тип – рифтовый континент

4) Австрало-тип – стабильный континент без орогенных поясов

!!! На тип осадков влияет характер материала источника. инистоговом и очень плохой сохранностью скелетных осткедоновым минеральным составомй и раковин фораминифер (всввввeee))