Файл: Чесноков, Б. В. Относительный возраст минеральных индивидов и агрегатов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 76

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

Предисловие

 

.

.

.

.

.

 

.

 

.

.

 

.

.

.

.

 

3

Общие сведения об относительном возрасте минералов и методика

1

исследования

 

.................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объекты изучения и содержание

морфологического метода

 

.

‘I

О возрастных соотношениях и условиях образования минералов

.

6

Полевые наблюдения и отбор проб

 

 

. . . .

 

. . .

 

8

Подготовка проб к лабораторному изучению

.

. . . . .

.

9

Лабораторное

изучение

проб

.

 

 

.

.

 

.

.

.

П

Одновременный

рост

минералов

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

17

Индукционные формы на кристаллах н их номенклатура

.

.

.

17

Механизм образования индукционных форм на кристаллах

.

.

22

Особенности наблюдении над индукционными формами

 

 

33

Использование

индукционных

форм

при

изучении механизма

роста

35

к р и с т а л л о в ...............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

. . . . . . .

 

Индукционные

формы на сферолнтах

 

 

 

37

Использование зональности кристаллов для установления одновре­

‘10

менности

образования

несонрикасающнхси

индивидов

 

.

.

.

Образование

минералов

в

условиях

последовательного свободного

41

р о с т а ...............................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жилы заполнения открытыхт р е щ и н .......................................................

.

.

.

.

.

.

.

 

41

Парастаипя

и обрастания

минералов

 

 

47

Разновозрастные

части

кристалла

 

.

.

.

 

.

.

.

.

 

54

Пссонрнкасающпсся

минеральные

тела

 

.

.

 

.

.

.

.

 

59

Признаки замещения

минералов

 

.

 

.

.

.

 

.

.

.

.

 

GO

Жилы з а м е щ е н и я ......................................................................................................

 

 

.

.

 

.

.

.

 

.

.

.

.

 

G1

Псевдоморфозы

замещения

 

 

 

 

03

Параморфозы

и

метамнктпые

тела

.

.

.

.

 

.

.

.

.

 

G8

Метакристаллы

 

.

.

 

.

.

 

 

.

.

 

.

.

.

.

 

72

Минеральные тела, образованные при

распиле

 

тт рдых

растворов

83

Перекристаллизация минералов

.

 

.

 

.

.

 

.

.

.

.

 

87

Перекристаллизацияи н д и в и д а ................................................................................

 

 

 

■ индивидом

. . .

 

88

Перекристаллизация

несопрпкасающпхся

 

90

Перекристаллизация

соприкасающихся

индивидов

. . . .

 

92

Список л и тер атур ы ...................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: . .

101

Борис Исиентинпвич Чесноков

Относительный возраст минеральных индивидов и агрегатов

Редактор издательства М. Д. Мирзосва

Редактор М. Б. Бородасвская

Технический редактор Л. В. Дунаева

 

Корректор Т. Ю. Шульц

 

 

Сдано в набор 30/V111

1973 г

Подписано

в печать 5/Х1

1973 г.

Т-17485

Формат бОХЭО1/^

Бумага-№ 2

Печ. л. 0,5

Уч.-изд. л. 7,18

Издательство «Недра», 103633, Москва, К-12, Третьяковский проезд, 1/19

Московская типография № 32 «Союзмолмграфпрома» при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, К-51, Цветной бульвар, д. 26.


Б. В. ЧЕСНОКОВ

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ

ВОЗРАСТ

МИНЕРАЛЬНЫХ

ИНДИВИДОВ И АГРЕГАТОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А »

Мо с к в а 1974

УДК 553.2

Чесноков Б. В. Относительный возраст минеральных инди­ видов и агрегатов. М., «Недра», 1974, с. 104

В книге дано систематическое описание критериев относи­ тельного возраста минералов. Критерии основаны на комплекс­ ном изучении морфологии минеральных индивидов и агрегатов (кристаллов, зерен, друз, зернистых агрегатов и других минераль­ ных тел). При изучении месторождений выделяются минералы ранние, одновременно образовавшиеся н поздние минералы. Све­ дения об относительном возрасте минералов имеют первостепен­ ное значение при решении задач практической геологии (особен­ но рудничной геологии) и при разработке вопросов теории рудообразования, а также при изучении ряда искусственных твердых материалов (синтетических кристаллов, металлов, шла­ ков, керамики, цемента и т. п.), а также минеральных тел не­

земного происхождения.

рекомендована широкому

кругу геоло­

Книга

может быть

гов и студентов.

101, список литературы —

96 назв.

Таблица 1,

иллюстраций

294—130

© Издательство «Недра», 19741

94—74

043(01)—74

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

На основании изучения морфологии минералов можно оп­ ределить их относительный возраст, выделив минералы ранние, поздние и одновременно образовавшиеся. Сведения об относи­ тельном возрасте минералов используются при решении многих задач теоретического и прикладного характера.

Относительный возраст минералов представляет одну из главных проблем их онтогении, как особого раздела генетичес­ кой минералогии. Метод определения относительного возраста минералов, основанный на комплексном изучении их морфоло­ гии, называется морфологическим.

Методические работы в данной области сравнительно немно­ гочисленны. Большинство их выполнено исследователями.рудных месторождений и относится к изучению шлифов руд под микро­ скопом (Адамс и др., 1934; Edwards, 1947; Бетехтин и др., 1958;

Рамдор, 1962). Важные сведения о возрастных соотношениях минералов приведены в книге Д. П. Григорьева «Онтогения минералов» (1961).

В предлагаемой книге дано описание морфологических приз­ наков относительного возраста минеральных индивидов и агре­ гатов. Аморфные минеральные тела не рассматриваются.

Книга может быть рекомендована широкому кругу геологов, а также студентам. Ее могут использовать и специалисты, изучающие искусственные твердые материалы: синтетические кристаллы, металлы, шлаки, керамику, цементы и т. д., а также исследователи минеральных тел неземного происхождения.

При работе над книгой автор получал ценные советы и за­ мечания от Г. Н. Вертушкова, Д. П. Григорьева, Ю. М. Дашко­ ва, А. Г. Жабина, С. А. Руденко, В. Н. Сергеева, Н. П. Юшкина, П. Я- Яроша, которым вырахсает свою глубокую благодар­

ность.

таюке Г. И. Вилесову и

Автор вырахсает благодарность

А. А. Зверюге за рекомендации при

составлении плана книги.


ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТНОСИТЕЛЬНОМ ВОЗРАСТЕ МИНЕРАЛОВ

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБЪЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА

Объектами изучения являются разнообразные минеральные тела, представленные отдельными индивидами и агрегатами.

Под индивидом понимается отдельный кристалл или кри­ сталлическое зерно, имеющие фазовые границы с окружающей средой. Агрегат представляет естественную совокупность сопри­ касающихся индивидов.

Определение относительного возраста минералов при помо­ щи морфологического метода основано на комплексном изуче­ нии таких явлений, как внешняя морфология минеральных тел, их строение (внутренняя морфология), общие размеры и раз­ меры их частей, положение тел и их частей в пространстве, ко­ личество (число) и содержание (в объемных или весовых про­ центах) тел в данном объеме пространства.

Изучение соотношений каждого индивида или агрегата с ок­ ружающими минеральными телами должно быть охарактери­ зовано в трех измерениях.

Особенности внешней и внутренней морфологии кристаллов и зерен минералов, а также минеральных агрегатов детально освещены в трудах Г. Г. Леммлейна [35], И. И. Шафрановско-

го {81, 82, 83, 84] и Д. П. Григорьева [14, 91].

Под внешней морфологией автором понимаются особенности (формы кристаллов и агрегатов, под внутренней — особенности строения, наблюдаемые внутри кристалла, зональность и сек- 'ториальность, полости растворения, залеченные трещины, гра­

ницы между блоками и т. д.

В определении относительного возраста минералов оказыва­ ет помощь изучение и их размеров. Кроме внешних размеров индивидов приходится учитывать и размеры их частей: отдель­

4

ных граней и ребер, зон и пирамид нарастания, разнообразных пор и включений.

Положение индивида или агрегата в пространстве характе­ ризуется следующим образом. Во-первых, даются сведения о координатах центра масс данного тела. Обычно такие коорди­ наты выбираются произвольно; своеобразными реперами при этом могут быть соседние минеральные тела или их части. Вовторых, необходимы сведения об ориентировке минерального тела относительно некоторого репера (окружающих минераль­ ных тел или их частей, вектора силы тяжести, магнитного ме­ ридиана или осей той или иной системы координат). В изучае­ мом минеральном теле выбирается направление (или несколько направлений) и определяется его ориентировка относительно избранного репера. В кристаллах такими направлениями обыч­ но являются кристаллографические оси. Сведения об ориенти­ ровке минеральных тел в пространстве нередко являются реша­ ющими при установлении относительного возраста минералов (нарастания кристаллов, эпитаксические срастания, реликты не­ замещенного кристалла в псевдоморфозах и т. д.).

Минеральные индивиды и агрегаты распределены в земной коре неравномерно, образуя области сгущения и разрежения. Изучение подобных аномалий позволяет получать определен­ ные сведения об относительном возрасте минералов.

При помощи морфологического метода определяется относи­ тельный возраст не какой-то «безличной» массы минерального вещества, а конкретных минеральных тел—индивидов, агрегатов пли их частей. Не только разные индивиды одного минерально­ го вида с этой точки зрения не вполне одновременны в одном и том же месторождении, но и каждый индивид состоит из ча­ стей, образовавшихся в разное время. Особенно осторожно сле­ дует говорить об относительном возрасте «минерального вида вообще», когда речь идет о месторождениях с очень сложной ис­ торией формирования (например, пегматитовых).

Так, в известных нефелино-полевошпатовых пегматитовых жилах в Вишневых горах на Урале циркон является акцессор­ ным минералом. Часть его кристаллов образовалась одновремен­ но с крупными зернами микроклина и нефелина, слагающими главную массу жильного тела. Это — «малакоиовый» тип цир­ кона бипирамидального облика — непрозрачные коричневатые кристаллы в форме {Ш }. Другая часть кристаллов циркона образовалась одновременно с крупнопластинчатым альбитом,, замещающим микроклин и нефелин, т. е. явным образом позже, «малакоиового» циркона. Это — более мелкие и более прозрач­ ные кристаллы в форме {111} со слабым развитием формы {221}. Наконец, наиболее поздние кристаллы циркона находят­ ся в участках поздних изменений пегматитов (главным образом, канкринитизации нефелина). Часть этих кристаллов образова­ лась одновременно с магнетитом и бетафитом [71]. Такие кри­

5


сталлы прозрачные, красновато-коричневые, с примерно одина­ ковым развитием форм {111} и {221}.

При морфологическом изучении минералов необходимо учи­ тывать следующие общие закономерности.

1. Рост кристаллов, происходящий плоскими слоями, меха­ низм которого объясняется теорией Косселя и Странского, и рост спиральными слоями, объясняемый теорией дислокаций. Площади слоев, проявляющихся на кристаллах в виде граней (или их участков), могут быть самыми различными, вплоть до субмнкроскопических.

2. Все кристаллы имеют те или иные несовершенства (дефек­ ты), связанные с определенными условиями в их формирова­ нии. Последовательная смена этих условий отражается в харак­ тере и взаимоотношениях различных несовершенств кристалла, изучая которые можно восстановить последовательность и при­ роду явлений, их обусловивших.

Дефекты кристаллов можно классифицировать следующим образом.

Несовершенства внешней морфологии: неравенство граней одной простой формы; неполное число граней одной простой формы; скульптура граней; поверхности соприкосновения с дру­ гими телами; прочие дефекты (следы растворения, деформации и т. д.).

Несовершенства внутренней морфологии: секториальность; зональность; мозаичность; двойники; разнообразные включения, в том числе поры; разнообразные деформации; прочие дефекты (неоднородности состава и строения без четких границ и др.); структурные дефекты (вакансии, межузельные атомы, смещен­ ные атомы, примесные атомы, дефекты упаковки, краевые п винтовые дислокации, субмикроскопические блоки и т. д.)

3.Несовершенства изменяют симметрию минерального тела,

вчастности кристалла, поскольку они вызываются воздействи­

ем окружающей среды, — особенности симметрии последней «отпечатываются» на формирующемся в данной среде минераль­ ном теле [84].

4. Морфология минеральных тел изменяется в тех случаях, когда силы, действующие на эти тела, превышают определен­ ный энергетический порог. Поэтому многие минеральные тела доходят до нас в практически неизмененном виде [14].

ОВОЗРАСТНЫХ СООТНОШЕНИЯХ

ИУСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ

Предлагается следующая классификация возрастных соот­ ношений минералов.

I.Соотношения одновременного роста: 1) свободного роста,

2)роста в твердой среде.

В


II. Соотношения последовательного роста: 1) свободного роста, 2) роста в твердой среде.

При заданных условиях можно определить возможные воз­ растные соотношения минеральных тел. Так, для двух тел А и Б при условии их роста по схеме зарождение — рост — оконча­

ние роста (без возобновления

 

Время

 

роста после

 

окончания)

воз­

 

 

можны следующие возрастные

 

 

 

 

 

 

соотношения (рис. 1).

 

1РА0

 

 

7

0

'

Представленные

возраст­

2 РЛ

 

 

8 РА0ПА

 

ные соотношения можно раз­

3 Рв0

 

 

9 РА0ПБ

 

делить на три основные груп­

* РБПА

 

 

Ю Р60ПА

 

пы, представляющие одновре­

'§ 0ПА

 

 

н

Рб0ПБ

 

менный

рост

(7),

последова­

6 щ

 

 

 

 

 

тельный рост

(2 и 4) и частич

Рис. 1. Возможные возрастные со-

но одновременный

рост

(ос-

отношения

(111)

минеральных

тальные соотношения).

 

тел А и Б.

рост А до начала роста Б,

Рост минеральных тел мо­

Ра ранний

— ранний

рост

Б

до

начала роста А,

жет быть свободным или

про-

О — одновременный

рост

А н

Б, Па

-и су пгти ть r

т н й п л п й

погтр

Ппн

поздний рост А после окончания роста Е,

ИСХОДИТЬ

В ТВбрДОИ

среде, при

поздний

рост

Б

после

окончания

свободном

росте

растущая

 

роста

А

 

 

грань (или

иная поверхность)

 

 

 

 

 

 

удалена от ближайших твердых тел на «бесконечно большое»

расстояние по

сравнению с радиусом действия поверхностных

сил кристалла

(рост в свободном растворе,

расплаве или газе).

В твердой среде растущая грань (или иная

поверхность) нахо­

дится в соприкосновении с твердым телом.

 

Различный характер соприкосновения минеральных индиви­ дов в условиях роста одного из них или совместного роста удоб­ нее рассмотреть на примере кристаллов. Соседние кристаллы могут соприкасаться по всей площади своих границ. Фактичес­ кая площадь касания их [19] в этом случае, по-видимому, близ­ ка к 100%. Такое соприкосновение осуществляется при затверде­ вании расплавов, при некоторых явлениях перекристаллизации и в ряде других случаев. В этом случае кристаллы или не от­ деляются друг .от друга, или же отделяются с большим трудом.

• При росте в растворе между кристаллами может сохранить­ ся (хотя бы в период роста) тонкая пленка раствора. Толщина ее в общем соизмерима с радиусом действия поверхностных сил кристалла. Если эта пленка непрерывна, то фактическая пло­ щадь касания соседних кристаллов равна нулю. При этом мо­ жет обеспечиваться относительно прочное сцепление между кристаллами, хотя часто они могут быть отделены друг от дру­ га без особых затруднений.

Условия роста и соприкосновения кристаллов весьма опре­ деленно сказываются на особенностях их морфологии. Напри­ мер, граница раздела двух одновременно растущих индивидов имеет разную форму в зависимости от фактической площади

7