Япаскурт О.В. Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо - и рудообразования
Подождите немного. Документ загружается.
чалась в фиксации присутствия (или отсутствия) данного струк!
турного дефекта в 50–100 зернах кварца каждого эталонного
образца. Полученные данные дополнялись определением внут!
ри исследуемого кварца включений иных минералов и различ!
ных видов минералообразующей среды (ВМС).
По этим трем параметрам сравнивались между собой квар!
цы из эталонной коллекции, куда были подобраны заведомо из!
вестные генетические типы этого минерала. Их было подобрано
шесть: 1 — из пород, претерпевших высокие ступени метамор!
физма, 2 — из гранитоидов древних (архейских), ассоциировав!
ших с предыдущей группой метапород, 3 — из гранитоидов мо!
лодых, 4 — кварц жильный, 5 — пегматитовый и 6 — из кислых
эффузивов. Каждой из этих категорий кварца свойственны ин!
дивидуальные типоморфные признаки (кое в чем совпадающие,
пересекающиеся, но в комплексном наборе своих разновидно!
стей отличные от остальных генетических типов) — см. в табли!
це 8.2.
Так, например, кварцу метаморфитов и древних гранитои
дов свойственна повышенная частота встречаемости таких мор!
фологических разновидностей структурных дефектов, как: по!
ликристалличность с изрезанными лапчатыми контурами инди!
видов и блочность — линейная и брусковидная. Для них же ха!
рактерна наименьшая частота встречаемости (вплоть до полно!
го отсутствия) газовых, многофазных и затвердевших ВМС. И
минеральные включения у них обильны, но все же заметно отли!
чаются. У метапород это графит, гранат, дистен и сфен; много
биотита, обычны циркон, апатит, мусковит, эпидот. А у гранитои!
дов — на первом месте игольчатый рутил; остальные минералы
встречаются реже: в основном, это биотит, циркон, апатит, мус!
ковит, рудный минерал, эпидот. Кварц молодых гранитоидов от!
личен гораздо меньшей частотой встречаемости признаков по!
ликристалличности и блочности, зато повышенной частотой
волнистых угасаний и высокой частотой встречаемости крупных
ограненных газовых и многофазных ВМС, и редкой встречаемо!
стью минеральных включений, за исключением характерного
игольчатого рутила. В кварце из кислых эффузивов минераль!
ные включения, как правило, отсутствуют, структурные дефекты
минимальны, а ВМС — только в затвердевших формах. Особен!
ности жильного и пегматитового кварца характеризуются,
прежде всего, обилием видов структурных дефектов (см. в таб!
лицах 8.1 и 8.2).
ГГеенн ее тт ии ччеесс кк аа яя мм иинн ее рраалл оо ггиияя 118811
118822 ОО.. ВВ.. ЯЯ ппаасскк уурртт
Таблица 8.2.
Важнейшие типоморфные признаки кварца различного генезиса, по И.М. Симановичу.
В перечне этих шести эталонных типов минерала не упоми!
нался кварц, переотложенный из более древних осадков или
осадочных пород. О его признаках И.М. Симанович писал, но
они будут понятнее нам после рассмотрения этапности стади!
альных постседиментационных преобразований кварца, т.е. в
конце этого раздела. А пока еще раз констатируем, это автор
рассмотренной выше типизации кварца разработал и внедрил в
практику геологических работ метод статистического анализа
вероятностной оценки генетической принадлежности кварца
путем количественного подсчета типоморфных признаков у 100
зерен в поляризационном микроскопе (Симанович, 1978, с.
3–10). Это дало реальную возможность, не прибегая к исследо!
ванию акцессорных минералов «тяжелой фракции» в кварцевых
песках и песчаниках кайнозоя, мезозоя, палеозоя и неметамор!
физованных образований докембрия, определять исходные со!
ставы пород в исчезнувших к нашему времени питающих про!
винциях СБ, т.е. вносить существенный вклад в палеогеографи!
ческие реконструкции.
Такое стало возможным потому, что при транспортировке и
седиментации кварцевых частиц претерпевают изменения лишь
их размеры, форма и морфология поверхностей (например, ма!
товость при эоловом переносе, царапины — при ледовой транс!
портировке), но не внутреннее их содержание. Сохраняются ти!
поморфные признаки. И они в основном не утрачиваются вплоть
до попадания породы в напряженные Р!Т условия стадии мета!
генеза.
Однако это вовсе не означает, что кварц при диагенезе и
катагенезе остается совершенно инертным. Это не так.
Стадиальные изменения в кварце, которые отражены на
рис. 8.2., взятом из книги И.М. Симановича (1978), сводятся к
нижеследующему.
Коррозия на стадиях диагенеза и начального катагенеза —
довольно распространенное явление, особенно в щелочной
среде, свидетельством чему служат отчетливо выраженные кор!
ГГеенн ее тт ии ччеесс кк аа яя мм иинн ее рраалл оо ггиияя 118833
Примечание: ч.в. — частота встречаемости; ВМС — включения минерало!
образующей среды; в кварце любого генезиса из тектонически актив!
ных зон может быть высокая частота встречаемости ПИЛК, МГ, ББ,
ВУП, ПД, а также вторичных включений минералообразующей среды;
в «чистых» разностях жильного и пегматитового кварца может наблю!
даться почти полное отсутствие включений минералообразующей
среды.
118844 ОО ..ВВ.. ЯЯппаа сскк уурр тт
Рис. 8.2. Стадиальная эволюция обломочного кварца песчаных пород.
Толщина черных вертикальных полос соответствует частоте встречаемости преобразований кварца,
пунктир — возможные уровни редкой их встречаемости.По И.М. Симановичу (1978).
розионные контакты между терригенным кварцем и аутигенным
поровым кальцитом, цементирующим кварцевый агрегат. Кор!
розионные контакты бывают также у кварца с гидрооксидами
железа, гидрослюдами и с вторичным опалом.
Аутигенные новообразования минералов группы SiO
2
,
возникшие за счет продуктов корродирования терригенных зе!
рен кварца, бывают представлены колломорфным агрегатом
опала и коллоидально!зернистым халцедоном, которые запол!
няют межзерновые промежутки на стадии диагенеза и перекри!
сталлизуются в аутигенный кварц цемента порового типа на ка!
тагенетической стадии. Эта разновидность кварца отлична от
терригенной своею «чистотой» — отсутствием ВМС и структур!
ных дефектов кристаллической решетки.
Обесцвечивание разновидностей так называемого «дым!
чатого» кварца начинается на стадии его транспортировки и за!
вершается при диагенезе. И.М. Симанович трактует механизм
этого процесса следующим образом. Дымчатость окраски квар!
ца из некоторых гранитов и гранито!гнейсов обусловлена изо!
морфными замещениями в кристаллической решетке этого ми!
нерала небольшой части катионов Si
4+
на Al
3+
и компенсацией
заряда и привносом Li
+
или Na
+
. В кислых условиях выветрива!
ния, седиментогенеза и диагенеза (при низких значениях рН)
происходит диффузная замена Li
+
, Na
+
на протон Н
+
, а утрата
лития с натрием обусловливает утрату дымчатости. Этот про!
цесс для нас выходит за рамки просто интересного минералоги!
ческого факта, потому что из него следует важное для палеоге!
ографии правило. Оно состоит в следующем. Если мы в свежем
терригенном осадке или в прошедшей через стадию диагенеза
породе все же находим обломочные кварцевые зерна с призна!
ками дымчатости, то это свидетельствует о щелочности среды
при седименто! и диагенезе, а таковая служит одним из явных
признаков климатической аридности.
Регенерация кварца — весьма распространенное явле!
ние. Оно скачкообразно активизируется на подстадии глубинно!
го катагенеза, при Т ≥ 100
О
и Р
s
около 100 МПа, будучи там гене!
тически взаимосвязанным со структурами гравитационной кор
розии обломочных зерен — конформными, микростилолитовы!
ми и инкорпорационными (рис. 8.3.). Эти структуры сочетаются
в песчаниках с регенерацией части кварцевых зерен, обрастаю!
щих сплошной или прерывистой каймой, или с отдельными, за!
полнившими межзерновые промежутки «пламеневидными» от!
ГГеенн ее тт ии ччеесс кк аа яя мм иинн ее рраалл оо ггиияя 11 8855
118866 ОО.. ВВ.. ЯЯ ппаа сскк уурр тт
Рис. 8.3. Растворение и регенерация обломочного кварца на глу"
бинно"катагенетической стадии, по И.М. Симановичу, 1975 г. Шли"
фы, николи +; размеры обломочных зерен от 0,25 до 0,5 мм:
1 — конформно!регенерационная структура, увел. 80; 2 — инкорпорация
мелких зерен кварца в обломок кремнистой породы; без анализатора увел.
80; 3 — зона интенсивной микростилолитизации, увел.80; 4 — микростилоли!
1
5
6
2
3
4
ростками, которые цементируют соседние обломочные зерна
(см. рис. 3.3. и 8.3.) Регенерации обычно бывают подвержены
обломки более мелких размеров (не испытавшие сильного дав!
ления, воздействующего в первую очередь на крупные зерна в
случае их плотной упаковки). Но нередко случается так, что од!
но и то же обломочное зерно одновременно растворяется под
давлением с одной стороны и регенерируется — с другой (пер!
пендикулярно к вектору давления). Все это дает основание счи!
тать, что растворенная кремнекислота была переотложена тут
же, в поровых пространствах. Возможна также межпластовая
миграция SiO
2
, наличие которой подтверждает правый нижний
фотоснимок (рис. 8.3., см. 6). Там видно, что в слойках, насы!
щенных слюдами, в щелочной микросреде кварц сильно корро!
дирован и приобрел вторичную лепешковидную форму. А в сре!
динном прослое без глинистого заполнителя (куда выжимались
растворы SiO
2
) возник регенерационный кварцевый цемент.
Массовые конформно!регенрационные или инкорпораци!
онно!регенерационные структурно!минеральные новообразо!
вания принадлежат к числу важных и легко опознаваемых инди!
каторов глубокого катагенетического преобразования исследу!
емой породы (см. рис. 8.2.). Однако делать выводы из этого, ка!
залось бы, явного критерия надо с осторожностью, обязательно
сверяя их с другими критериями.
Осторожность необходима, прежде всего, там, где мы ви!
дим массовую регенерацию обломочных зерен без признаков
их растворения под давлением. Известны, например, описан!
ные В.И. Муравьевым (1983) случаи возникновения регенераци!
онных кварцевых цементов без достаточного уплотнения поро!
ды на стадиях начального катагенеза и иногда даже диагенеза
(рис. 8.4.). Это объясняется тем, что для массовой регенерации
необходимы два главных условия: достаточное количество «за!
родышей» (в данном случае — кластогенных кварцевых частиц)
и перенасыщенность кремнеземом растворов, заполнивших по!
ровые промежутки между ними. И если оба эти условия будут
обеспечены до наступления глубинно!катагенетической стадии,
регенерация кварца будет ей предшествовать. А обеспечивают!
ГГеенн ее тт ии ччеесс кк аа яя мм иинн ее рраалл оо ггиияя 11 88 77
товый контакт двух обломочных зерен, увел. 295; 5 — конформно!регенера!
ционная структура шокшинских кварцито!песчаников; отчетливо видны «ру!
башки» окислов железа вокруг обломочных зерен, увел. 80; 6 — чередование
зонок, обогащенных обломочными слюдами, с интенсивным растворением
кварцевых зерен, и зонок с регенерационным кварцевым цементом, увел. 70.
118888 ОО ..ВВ.. ЯЯппаа сскк уурр тт
Рис. 8.4. Зональная кайма регенерационного кварца в цементе
песчаника из прослоя внутри мезозойской глауконито"кремнис"
той формации на Русской плите, по В.И. Муравьеву (1983).
Вверху — фотоснимок в растровом электронном микроскопе, внизу — то же
в микроскопе поляризационном. Заметно нарастание слоя аутигенного
кварца над тончайшей пленкой глобулярного опала на поверхности кварце!
вого песчаного зерна.
2 3
1
ся они в изначально насыщенных кремнеземом отложениях, та!
ких, например, как толщи трепелов и опок с подчиненными им
глинистыми и песчаными прослоями в составе платформенного
осадочного чехла. В данном случае вода, проникшая в поры пе!
счаных отложений через соседние слои трепелов и опок, насы!
щалась достаточным количеством «строительного материала»,
необходимого для массового формирования регенерационных
кварцевых оторочек на самых ранних этапах литогенеза.
Другим источником SiO
2
, способствующим регенерации
терригенного кварца на стадии среднего (но не позднего) ката!
генеза, могут быть массовые трансформации монтмориллонита
в гидрослюду в чередующихся с песчаниками пластах глинистых
пород (см. в главе 5).
Пессимистическое, с первого взгляда, заключение о
«сквозном» прохождении через стадии диагенеза и катагенеза
явлений регенерации обломочного кварца, вовсе не умаляет
значения наблюдений за этим явлением в ходе стадиальных ис!
следований. Во!первых, прибегнув к электронно!микроскопи!
ческим наблюдениям, можно обнаружить признаки отличия ди!
агенетических регенерационных каемок кварца от более позд!
них образований. Во!вторых, оценить время начала регенера!
ции помогают наблюдения над комплексом стадиальных изме!
нений других минеральных компонентов.
Сравнивая регенерационный цемент ранних и поздних ста!
дий литогенеза, В.И. Муравьев (1983) заметил, что в первом из
них между кварцевым зерном и окружающей его оторочкой видна
четкая световая полоска Бекке при выключенном анализаторе по!
ляризационного микроскопа. Казалось бы, так не должно быть,
потому что данная полоска появляется на границе двух сред с
разными показателями преломления. И ее не видно на границах
между регенерационным и обломочным кварцем в породах, из!
мененных при глубоком катагенезе (см. рис. 8.3.). Но здесь, на!
против, при максимальном увеличении обнаружилась не только
яркая полоска, но и ее раздвоение при поднятии тубуса на две по!
лоски, смещаемые в противоположных направлениях (одна в сто!
рону обломка, другая — к периферии каемки). Это явление мож!
но было объяснить только тем, что между обломками и каймой за!
ключено какое!то вещество с очень низким показателем прелом!
ления. Таким веществом, как показали электронно!микроскопи!
ческие наблюдения, оказался опал, имеющий ясно выраженную
глобулярную колломорфную структуру (см. рис. 8.4.). Он образу!
ГГеенн ее тт ии ччеесс кк аа яя мм иинн ее рраалл оо ггиияя 118899
ет внутреннюю часть пленки, а по направлению к внешней сторо!
не сменяется кристалликами кристобалита. На последний нарас!
тает аутигенный кварц с сохранением оптической ориентировки
обломочного зерна. Таким образом, здесь проявлен «эффект
дальнодействия» кристаллической структуры ядра на новообра!
зованную часть кристалла (Симанович, 1978, с. 44).
В катагенетически измененных песчаных породах внутрен!
няя граница кварцевых регенерационных каемок выглядит ина!
че. Она прослеживается в шлифах цепочками микроскопических
включений минералообразующей среды (при небольших увели!
чениях в виде точек или штриховатых непрозрачных пятнышек).
Включения эти диагностируются при предельном увеличении
оптического микроскопа по значительно меньшему по сравне!
нию с кварцем показателю преломления. Обломочное зерно от
аутигенного кварца часто отделяется каймой, состоящей из од!
нородных минеральных включений. Они, например, в шокшин!
ских кварцитопесчаниках протерозоя Карелии были представ!
лены оксидами железа и глинистыми минералами (рис. 8.3, см.
5). Включений между обломочным ядром и регенерационной
каймой может и не быть, и тогда обломочные контуры регенери!
рованных кварцевых зерен неразличимы с помощью поляриза!
ционного микроскопа.
Помимо вышеописанных типоморфных признаков, еще
большее значение имеет анализ парагенезов постседимента!
ционных минеральных и структурных новообразований. Параге!
нез структур гравитационной коррозии обломочных зерен и ре!
генерации кварца служит достаточно надежным признаком по!
зднекатагенетического генезиса последнего.
Преобразования кварца еще более информативны для вы!
деления границы между катагенетической и послекатагенети
ческой стадиями. Термальная аномалия, характеризующая ме
тагенез (начальный метаморфизм), порождает необратимые
изменения в кварце, при которых исчезает большинство при!
знаков, приобретенных этим минералом на предыдущих стади!
ях катагенеза. Прежде всего, у кварца кластогенного вместе с
аутигенным появляются явные признаки пластической дефор
мации и начальной рекристализационный бластез, наложенный
на позднекатагенетические конформно!регенерациронные
структуры и распространенный как на обломочный, так и на ау!
тигенный кварц.
119900 ОО.. ВВ.. ЯЯ ппаа сскк уурр тт