Введение. |
3 |
1. Характеристика кварцсодержащих пород. |
4 |
1.1. Понятие о горных породах и их свойства. |
4 |
1.2. Классификация горных пород. |
7 |
2. Яшма – как кварцсодержащая порода. |
12 |
Выводы. |
17 |
Библиографический список. |
18 |
Введение
Рельеф Челябинской области в основном сложен магматическими, осадочными и метаморфическими горными породами.
Одним из основных (главных) минералов входящих в состав той или иной горной породы является кварц.
В связи с этим я считаю, что изучение кварцсодержащих пород является актуальным.
Цель работы состоит в том, чтобы составить полную характеристику кварцсодержащих пород Южного Урала.
Задачи:
Проанализировать литературу о кварцсодержащих породах, в том числе Южного Урала.
Составить характеристику кварцсодержащих пород.
На основе анализа геологических и физических карт выявить закономерности кварцсодержащих пород на Южном Урале.
1. Характеристика кварцсодержащих пород
1.1. Понятие о горных породах и их свойства
Горными породами называют минеральные агрегаты определенного состава и строения, залегающие в земной коре, в виде тел определенной формы и сформированные в результате геологических процессов.
Каждая горная порода определяется по следующим свойствам или характеристикам: минеральный состав (породообразующие минералы), химический состав и строение. Изучение минерального состава дает ответ на вопрос, из каких составных частей (минералов) сложены горные породы.
Структура – это особенности строения горных пород, вызванные размером, формой и взаиморасположением минеральных индивидов. Структура горных пород объединяет те особенности строения, которые связаны с размерами, формой и взаимными отношениями составных частей породы. Таким образом, при изучении структур необходимо обращать внимание на размер зерен. Структура очень важна как классификационный признак, свидетельствующий об условиях образования породы. Структуры подразделяются по:
1.Степени кристалличности:
Полнокристаллическая – породы образуются на большой глубине, при медленном остывании, нет стекла, порода состоит только из кристаллических зерен;
Неполнокристаллическая – порода застывает на небольшой глубине, присутствуют, и кристаллы и стекло;
Стекловатые – при быстром охлаждении магмы, преобладает стекло;
2. По абсолютным размерам зерен:
Явнокристаллические (фанеритовые) – зерна видны невооруженным глазом:
Гигантозернистая – более 50 мм;
Крупнозернистая – 50-5 мм;
Среднезернистая – 5-1 мм;
Мелкозернистая – менее 1 мм.
Скрытокристаллические (афанитовые) – зерна видны только под микроскопом.
3. По относительным размерам зерен:
Равномернозернистая – размер зерен одного и того же минерала примерно одинаков;
Неравномернозкрнистая:
Порфировидная – на фоне равномернозернистых зерен выделяются крупные зерна – порфировые зерна;
Порфировая – наличие хорошо образованных порфировых вкрапленников, погруженных в афанитовую массу.
4. Главнейшим элементом структуры является форма зерен минералов. Различают зерна:
Изометричные – развитые равномерно во всех направлениях;
Таблитчатые – толщина меньше ширины;
Призматические – длина преобладает над шириной.
Один и тот же минерал в зависимости от условий образования может получить различные облики кристаллов;
Текстура – это особенности строения горной породы, вызванные взаиморасположением минеральных агрегатов. Текстуры определяются распределением в породе (равномерным или неравномерным) различных минералов, ориентировкой удлиненных или уплощенных минералов относительно друг друга, наличием или отсутствием в породе пустот или, как иногда говорят, степенью заполнения пространства минеральными зернами, слагающими породу. Выделяют:
Массивная (однородная) текстура – минералы распределены в породе равномерно, уплощенные и удлиненные зерна ориентированы беспорядочно; условия образования породы, во всех точках занимаемого ею пространства были одинаковы;
Шлировая (такситовая) текстура – минералы распределены в породе неравномерно; например, в ней имеются участки (шлиры), обогащенные цветными минералами. Шлиры могут иметь различное происхождение – концентрация продуктов ранней кристаллизации, вплавление магмой обломков вмещающих пород. Встречается только в интрузивных породах;
Полосчатая текстура – в породе имеются полосы различного минерального состава, чередующихся между собой. Набор минералов может быть одинаковым, но их содержание в различных полосках – различны;
Ориентированная (директивная, параллельная, гнейсовая) текстура – уплощенные или удлиненные зерна ориентированы в породе субпараллельно (более или менее параллельно). Предполагают, что ориентировка возникла в процессе кристаллизации магмы при действии на неё в это время ориентировочного давления.
В излившихся породах текстуры выделяются по наличию или отсутствию пустот, их размерам и заполнены они или свободны. Пустоты образовались вследствие наличия в лаве газов. Различают:
Пористая текстура – наличие пустот;
Миндалекаменная текстура – пустоты заполнены минералами гидротермального происхождения;
Плотная текстура – без пустот.
В метаморфических породах особенно распространены:
Сланцеватая текстура – характеризуется тем, что порода распадается на тонкие плитки или пластинки. Она является следствием расположения минералов плоскими поверхностями параллельно друг другу;
Очковая (линзовая) – представлена более иди менее округлыми или овальными агрегатами среднесланцеватой массы породы;
Пятнистая – при наличии в породе участков (пятен), отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию;
Полосчатая – чередуются сравнительно тонкие полосы, различающиеся по цвету, минеральному составу, обычно и по структуре;
Плойчатая – когда под влиянием стресса порода собрана в мелкие складки;
Катакластическая – отличается раздроблением и деформацией минералов;
Минеральный состав, строение – структура и текстура, зависят от условий образования, поэтому горные породы подразделят на следующие три большие группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические. Как показывает само название, магматические породы образуются в результате остывания и кристаллизации магмы.
По условиям образования магматические породы подразделяются на интрузивные (глубинные), эффузивные (излившиеся) и жильные. Отличительный признак интрузивных пород – полная раскристаллизация; породы всегда массивные: пор, пустот, миндалин в них не бывает. Это обусловлено их образованием в недрах земной коры в условиях больших давлений, температур и длительного времени.
Для эффузивных – характерны порфировые, неполнокристаллические, стекловатые структуры и пористые или миндалекаменные текстуры. Такой облик они приобретают благодаря формированию вблизи или на поверхности суши или на дне водного бассейна.
Осадочные. Это горные породы, которые возникли в близи земной поверхности или на земной поверхности. Выделяют: обломочные, хемогенные и биогенные осадочные горные породы.
Обломочные породы различают по размеру:
Крупнообломочные – более 10 мм;
Среднеобломочные – от 10 до 0,5 мм;
Мелкообломочные – менее 0,5 мм.
В обломочных породах обломки будут представлены обломками различных горных пород.
Хемогенные. Горные породы, которые образовались при выпадении солей из насыщенных водных растворов или в результате химической реакции.
Биогенные. Образуются за счет скопления остатков животных и растительных организмов. Они имеют органогенную текстуру – видны остатки организмов: биоморфная, плотная, микропористая, слоистая; структура – мелко-скрытозернистая.
Метаморфические. Метаморфические породы образуются в результате воздействия высоких температур и давления на ранее существовавшие горные породы. Кроме того изменения часто происходят и за счет проникновения в них горячих водных и газовых растворов, несущих в себе различные химические соединения, что приводит к изменению минерального состава и внешнего облика.
Во всех этих группах горных пород можно выделить кварцсодержащие породы, которые являются наиболее распространенными на территории области. Среди них выделяют следующие: магматические – гранит, липарит, пегматит и кварцевый порфир; осадочные – песок, песчаник, конгломерат, диатомит и опоки; метаморфические – кварциты, гнейсы, яшма (Таблица №1).
Таблица 1
Характеристика кварцсодержащих пород Южного Урала
Класс и название горной породы |
Цвет и минеральный состав |
Строение |
Возраст |
Распространение на тер- ритории области (структуры) и форма залегания |
|
текстура |
структура |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Магматические горные породы |
|||||
Интрузивные Гранит |
Светлый, серый, розовый, желтый; кварц – 25-35%, полевой шпат – 50-60%, слюда – 10%; SiO2 – 75- 65% кислые. |
Массивная |
Полнокристаллическая, порфировая |
Палеозой |
Восточно-Уральское поднятие, залегают в виде батолитов, штоков |
Интрузивные Пегматит |
Белый, желтый, розовый; кварц – 30%, полевой шпат – 40%, биотит – 10%; кислые |
То же |
Гигантозернистая, крупнозернистая |
То же |
То же, жилы |
Эффузивные Липарит |
Светло-серый, красный; кварц – 30%, полевой шпат – 40%; кислые |
Массивная, флюидальная, полосчатая |
Афировая, порфировая |
То же |
То же, потоки, лакколиты |
Эффузивные Кварцевый порфир |
Красный, серый; кварц – 30%, полевой шпат – 40%; кислые |
Массивная, флюидальная |
Порфировая, скрытокристаллическая |
То же |
То же, потоки, лакколиты, штоки, жилы |
Осадочные горные породы |
|||||
Обломочные Песок |
Белый, серый, желтоватый и другой; кварц, |
Рыхлая, несцементиров., размер от 2мм до 0,1, окатанные и неокатанные |
- |
Палеоген - неоген |
Повсеместно, пласты, линзы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Среднеобломочные Песчаник |
То же, Цемент карбонатный, либо глинистый, либо кремнистый |
Плотно-слоистая |
Разнозернистая: от 0,25 до 2 – 5 мм |
Палеозой, наиболее молодые неоген-четвертичные отложения |
Западно-уральская зона складчатости, Зауральское поднятие, пласты |
Хемоорганические Диатомит и опока |
Светлые, серые разных оттенков, опал, кварц, глинистые минералы |
Плотно-тонко- пористая |
Скрытозернистая |
Палеоген |
Зауральское поднятие, переслаиваются с песками и глинами |
Метаморфические горные породы |
|||||
Кварциты (разновидности таганаит или авантюрин) |
Светлые, белые, серые,; кварц, за счет примесей гематита и слюд иногда розоватые до красных – разновидности таганаит |
Массивная, сахаровидная, в обнажении плитчатая |
Явнокристаллическая от мелко - до крупнокристаллической |
Протеразой |
Центрально-Уральское поднятие, слагает в основном наиболее высокие хребты области, а также каменные реки - курумы |
Гнейсы |
Светлые – гранито-гнейсы |
Массивно- полосчатые, гнейсовидные |
Явно -, мелко-средне кристаллические; с хорошо видимыми столбчатыми, либо чешуйчатыми, либо призматическими кристаллами |
Архей |
То же |
Яшма |
Красная (гематит), розовая (гранат), зеленая (эпидот, хлорит); кварц |
Массивная, полосчатая, брекчевидная, флюидальная и др. |
Скрытозернистая |
Девон - пермь |
Магнитогорский синклинорий; пласты, линзы |
2. Яшма – как кварцсодержащая порода
Яшма занимает первое место среди поделочных камней (5) и относится к цветным камням первого класса (8). С каменного века яшма использовалась как орудие труда, поделочный и магический камень. Яшма удивляет людей разнообразием своих рисунков и картинок, которые обусловлены своеобразным сочетанием окраски, текстуры и структуры. Существуют различные точки зрения об их образовании (1,2,4,5,7,9).
Яшмы имеют разнообразную окраску: розовую разных оттенков от кремовой до персикового и почти красноватого, от сургучно-красного до коричневого, зеленую разных оттенков, от серо-зеленого до грязно-зеленого через фисташкого-оливковый.
Результаты всестороннего микроскопического изучения яшм приведенные в монографии Н.М.Дружининой (4), показали зависимость окраски яшм от наличия акцессорных минералов-красителей (Табл.2), которые присутствуют в яшмах в виде тончайших зерен. Интенсивность окраски отдельных слойков или частей яшм зависит от концентрации минералов-примесей и количества реликтов радиолярий. Наличие последних свидетельствует о том, что исходным веществом или существенным компонентом яшм были органогенно-кремнистые пелагические илы.
Таблица 2. Зависимость окраски яшм от минералогического состава (4,7).
№ |
Окраска яшмы |
От чего зависит |
1 |
Желтый |
Тончайшая пылевидная примесь гематита |
2 |
Розовая разных оттенков до коричневого |
Значительная примесь граната |
3 |
Фиолетовая или темно красно - свекольная до сургучно-красной |
Значительные количества гематита |
4 |
Голубовато - зеленая, оливково - зеленая |
Примеси эпидота и хлорита |
5 |
Ровно зелено - серая, травяно-зеленая |
Примеси пумпеллиита и клиноциозит |
6 |
Зеленовато - туманная |
От волокнистых зерен актинолита, пеннина |
7 |
Зеленовато - синяя |
Примесь асбесто – видного амфибола |
8 |
Черная, фиолетово - черная |
Тонкая примесь магнетита |
9 |
Серовато - голубая |
Актинолит, гранат, зерна эпидота |
Так как яшмы имеют в целом одинаковую мелко-скрытозернистую структуру агрегатов, то разнообразие их текстур обусловлено не размером и ориентировкой зерен, а минеральным составом и именно наличием и количественным соотношением минералов-примесей. Именно такие минеральные агрегаты придают разную окраску и создают, в целом, узорчатость, рисунок и пейзажность яшм, формируя разнообразные текстуры (Табл.3).
В целом в яшмах преобладают массивные, полосчато-слоистые текстуры, которые образовались в результате послойного отложения осадков разного химического состава. В некоторых породах слоистость осложнена микроскладчатостью, которая указывает на течение и сползание еще не затвердевшего осадка на дне водоема. В других слоистость осложнена концентрическими текстурами типа конкреций и желваков с трещинами усыхания, которые образовались в стадии диа-катагинеза. В некоторых обнаружены текстуры осветления типа «рыбьей чешуи»- и типа «солнца», которые формировались, скорей всего, в стадии метагенеза, поскольку они пересекают первичную слоистость.
В породах наблюдаются трещины, которые либо разбили яшмы на остроугольные обломки, либо просто пересекают яшмы вкрест и согласно слоистости. Трещины заполнены кварцем и халцедоном, иногда яшмами вышележащих слоев. Такие брекчиевые и катакластические текстуры возникли на стадии ката- и метагенеза.
Таблица 3
Текстуры яшм, выделенные в соответствии с классификациями А.Н.Игумновым, В.С.Шальных (8) и Н.М.Дружининой (4).
№ п.п. |
Название текстуры |
Характеристика текстур |
Стадии образования |
1 |
Массивная |
Сплошные ровные тона часто стально-серого либо светло-желтого цвета |
Седиментогенеза |
2 |
Полосчатая (ленточная) или слоистая |
Тонкое и изящное чередование лент разной окраски и толщины с контрастными или размытыми расплывчатыми границами |
Образовались в результате послойного отложения осадков -седиментогенеза |
3 |
Коломорфная («кружевная») |
Округлые тела (сферолиты) в виде одиночных или связанных в кружевные цепочки |
Седиментогенеза |
4 |
Конкреционная |
Желваки и стяжения с трещинами «высыхания», залеченные кварцем |
Связана с формированием конкреций в постседиментационну ю стадию |
5. |
Инкрустационная |
Мелкие стяжения и ажурные слоистые агатовидные отложения кремнезема |
Седименто- диагенетическая |
6. |
Концентрическая |
Кольца искривленные, разорванные, смятые и т.п. |
Образовались вследствие кольцевого расслаивания геля - ката-диагенетическая |
7. |
Плойчатая |
Причудливые волнообразные изгибы - микроскладки |
Образовались в результате сползания и смятия верхних слоев донного осадка - метадиагенетическая |
8. |
Флюидальная («течения») |
Тонковолокнистая слоистость, напоминающая окаменевшую массу течения |
Ката-диагенетическая |
9. |
Брекчиевая или конгломератовая |
Остроугольные или слабоокатонные обломки пород и минералов, сцементированные кварцем, кремнистым веществом |
Образовалась в результате дробления яшмы и ее дальнейшего цементирования - ката-метагенетическая |
10. |
Брекчиевидная |
Пестрая очень мозаичная окраска |
Тоже |
11. |
Катакластическая |
Преобладание «залеченных» трещин, которые рассекают яшму в одном направлении |
Образовались при дроблении яшм и их последующей цементации |
Выводы
1. Изучив кварцсодержащие породы можно сделать вывод, что образовавшиеся в протеразое метаморфические породы, как кварцит, слагают самые высокие хребты Южного Урала. Магматические породы, образовавшиеся в палеозое, напротив более разрушены и накрыты осадочным чехлом. Разрушившись, кварциты, образовали песчаники, которые в свою очередь, разрушившись, образовали песок. Гранит также образовывал песок. Песок мог образовать песчаник неогеновых отложений. Это свидетельствует о том, что происходит своеобразный круговорот кварца.
2. Изучение строения и окраски яшм позволило определить их происхождение. Разнообразие текстур и узорчатости яшм связано, прежде всего, с их окраской, которая зависит от минерального составаразных частей агрегатов породы. Слоистые, полосчатые, кружевные ичастично конкреционные и плойчатые текстуры возникли на стадиинакопления осадков, на дне океанов (седиментогенеза)
В стадию диа-катагенеза образовались плойчатые, флюидальная (или течения), конкреционно-желваковые с трещинами усыхания текстуры.
В стадию метагенеза возникли катакластические и брекчиевидные.
3. Окончательное становление яшм во всей их красоте и многообразии происходило в стадию метагенеза. Таким образом, яшмы следует относить к метаморфическим породам с хорошо сохранившимися реликтами осадочных текстур.
Библиографический список
Геологический словарь. - М., Недра, 1978, с.448
Годовиков А. А. Минералогия - М., Недра, 1975, с. 153.
Доминова A.M. Породообразующие минералы. - М., «Высшаяшкола», 1974, с.205.
Дружинина Н.М. Генезис Южно-уральских яшм. - Научное издание- Екатеринбург, 2000.
Заварицкий А. И. Изверженные горные породы. /Ответственный редактор академик А. Г. Бетехтин. М.:Издательство Академии наук СССР, 1961, с. 480.
Киевленко Е. Я. Геология месторождений поделочного камня. - М.,Недра, 1976.
Кравцова Л.И., Чукашева М.Н. Кристаллооптика. - Свердловскийгорный институт им. В.В. Вахрушева, 1966.
Крежевских Ю.Г. Яшмы Урала - яшмы России. - Екатеринбург,2002.
Миловский А. В. Минералогия и петрография. Учебник для техникумов. – 5-е издание переработанное и дополненное. – М.: Недра, 1985, с. 432.
Семенов Б.В. Яшма - Свердловск, Ср.- Урал. Кн.изд-во, 1979.
Ферсман А.Е. Занимательная минералогия. - М., Детская литература,1975, с.308.
Ферсман А. Е. Избранные труды. Том 4./Ответственный редактор доктор геолого-минералогических наук Д. Г. Сердюченко. Издательство Академии наук СССР. М.:1960, с. 744.
8