Практическая работа по дисциплине "Геология и основы горного дела" на тему: "Изучение метаморфических горных пород"

Практическая работа №10.

Тема: Изучение метаморфических горных пород

Цель: Изучить основные свойства метаморфических горных пород.

Ход работы:

1. Изучить и записать тему и цель практической работы.

2. Изучить теоретическую часть.

3. Ответить на контрольные вопросы, сформировать вывод.

Теоретическое ведение.

 Метаморфические породы образуются в результате структурно-текстурных и минеральных, а иногда и химических преобразований ранее существовавших пород (осадочных, магматических и метаморфических) в связи с изменением физико-химических условий под воздействием разнообразных эндогенных процессов.

Особенности метаморфических пород

По интенсивности метаморфических преобразований породы разделяются на слабо измененные (метаморфизованные), сохранившие реликты состава и структуры исходного материала и глубоко преобразованные (метаморфические), первоначальная природа которых полностью утрачена.

Основными факторами 

метаморфизма являются температура, давление (литостатическое и одностороннее) ихимически активные вещества (растворы и газы). Существенное значение имеют также состав и строение исходных пород, длительность процесса изменения, геологические условия метаморфизма. Метаморфические процессы могут происходить либо изохимически без существенного изменения валового химического состава метаморфизируемой породы, либо аллохимически - со значительным изменением состава последней вследствие привноса и выноса вещества. Изменениям подвергаются породы любого состава и генезиса.

Главные отличия метаморфических пород от магматических и осадочных заключаются в их минеральном составе, структурных и текстурных особенностях.

Структуры метаморфических пород в большинстве своем кристаллические. Процесс перекристаллизации пород при метаморфизме называется кристаллобластезом, а минеральные зерна, образующиеся в результате такого процесса, —кристаллобластами. Поэтому для зернистых метаморфических пород, сложенных более или менее изометричными зернами характерна гранобластовая структура. Для пород, состоящих преимущественно из чешуйчатых или листоватых минералов - лепидобластовая структура, а для сложенных игольчатыми или волокнистыми минералами -нематобластовая.

При наличием относительно крупных зерен (порфиробластов) на фоне более мелкозернистой основной массы структура породы называется порфиробластовой.

Под воздействием направленного давления, вызывающего дробление и перетирание пород возникают катакластические структуры. Среди катакластических структур различаются: брекчиевидная (брекчиевая), милонитовая и бластомилонитовая.

Для пород, не претерпевших глубоких изменений, в которых наряду с новыми структурами сохранились элементы структур исходных пород характерны реликтовые.

По взаимному расположению и форме зерен выделяются следующие текстуры метаморфических пород: сланцеватаятекстура (параллельное расположением чешуйчатых и листоватых минералов, гнейсовая (обусловлена параллельной ориентировкой таблитчатых или вытянутых зерен минералов), полосчатая (чередование полос различного состава и структуры), пятнистая (неравномерное, гнездовоем распределением минералов), волокнистая (вытянутые примерно в одном направлении волокнистые и игольчатые минералы), очковая (рассеянные в породе более крупные овальные зерна), плойчатая (присутствие в породе очень мелких складок). В случае прочного однородного сложения породы текстура называется массивной.

Классификация метаморфических пород

С учетом геологических условий и преобладания тех или иных факторов преобразования пород выделяются следующие основные типы метаморфизма: региональный, динамометаморфизм, контактовый, ультраметаморфизм, метасоматоз. Для каждого типа характерны свои породы.

Региональный метаморфизм — широкомасштабный процесс, охватывающий огромные территории в пределах подвижных поясов земной коры. Главными его факторами являются температура и давление, а также воздействие воды и углекислоты, содержащихся в исходных породах и способствующих ходу химических реакций. Преобразование горных пород сопровождается перекристаллизацией и развитием новых минералов в условиях расплющивания и пластического течения вещества, что приводит к появлению характерного параллельного расположения минеральных зерен.

Наиболее распространенными породами регионального метаморфизма являются сланцы. Эти породы состоят из низкотемпературных минералов (таких как хлорит, актинолит, серицит, серпентин, эпидот, мусковит, альбит, кварц, ставролит), обладают сланцеватой текстурой, лепидобластовой или лепидогранобластовой структурой; в них часто сохраняются реликтовые структуры. В зависимости от минерального состава выделяют глинистые, хлоритовые, кварц-серицитовые, тальковые, слюдяные и др. Они залегают в форме слоев, линз и слоистых толщ, обычно интенсивно деформированных, смятых в сложные складки.

Гнейсы - состоят из полевых шпатов, слюд, кварца, граната, структура часто мелко- или среднезернистая, текстура очковая или гнейсовая. Внешне часто напоминают граниты, отличаясь от них параллельной ориентировкой слюды.

Гнейсы и сланцы, образующиеся при метаморфизме осадочных пород, называются парагнейсами и парасланцами. В результате метаморфизма магматических пород формируются ортогнейсы и ортосланцы.

Динамометаморфизм заключается в дроблении горных пород без существенной их перекристаллизации. По степени раздробленности среди продуктов динамометаморфизма выделяют тектонические брекчии, катаклазиты и милониты.

Тектонические брекчии образованы угловатыми или линзовидными обломками пород самой различной величины, между которыми находится небольшое количество мелкораздробленного материала тех же пород. Структура тектонических брекчий — брекчиевидная, текстура беспорядочная. Характерны отсутствие слоистости и однообразие состава обломков.

Катаклазиты состоят из более мелких угловатых обломков, сцементированных тонкоперетертым материалом этой же породы.

Милониты - перетертые и развальцованные породы с полосчатой текстурой, обусловленной наличием тонких слоев линзовидных обособлений менее раздробленного материала в тонкоперетертой массе.

Контактовый метаморфизм проявляется в связи с внедрением в относительно холодные горные породы горячих масс магматических расплавов.

Основными продуктами контактового метаморфизма являются:

Роговики — плотные и крепкие тонкозернистые породы с гранобластовой (роговиковой) структурой и массивной, реже пятнистой текстурой. Иногда сохраняется полосчатая реликтовая текстура. При раскалывании роговики образуют обломки с раковистым изломом и режущими краями. В результате перекристаллизации песчано-глинистых и кварц-полевошпатовых пород образуются биотитовые роговики, состоящие в основном из биотита, кварца и плагиоклаза. Магматические породы основного и среднего состава преобразуются в роговообманковые (роговая обманка, плагиоклаз) или в пироксеновые (гиперстен, диопсид, плагиоклаз) роговики. Карбонатные породы превращаются в известково-силикатные роговики, содержащие гранат, пироксен, волластонит, кальцит, тремолит, плагиоклаз. Цвет роговиков определяется окраской господствующих минералов. Обычно они серые, черные или темно-зеленые.

Мраморы - мономинеральные породы карбонатного состава, бурно реагируют с соляной кислотой, структура всегда гранобластовая, текстура массивная, пятнисто-полосчатая. Окраска белая, серая, розовая, чёрная и др.

Кварциты - мономинеральные породы кремнистого состава, плотные, твёрдые, текстура массивная, структура гранобластовая. Преобладают светлые тона окраски. Железистые кварциты - важная руда на железо.

Основными типами пород, возникающими при ультраметаморфизме, являются мигматиты. Они образуются измигмы - силикатного расплава с большим содержанием недоплавленной кристаллической фазы. Представляют собой неоднородные по составу породы с полосчатой текстурой. В зависимости от степени переработки субстрата и характера текстурного рисунка, выделяют морфологические типы мигматитов: полосчатые, ветвистые, сетчатые, глыбовые, плойчатые мигматиты.

Наиболее важными в практическом отношении метаморфическими породами являются метасоматиты. Они образуются аллохимически в результате реакции замещения минералов в твердом состоянии за счет флюидов, растворяющих и выносящих одни химические элементы и привносящих и отлагающих другие. С метасоматитами связаны концентрации многих редких элементов. Классификация метасоматитов сложна, наиболее типичные породы: скарны, грейзены, серпентиниты.

Скарны образуется на контакте интрузий и карбонатных толщ под действием постмагматических флюидов и растворов. Текстуры массивные, полосчатые, пятнистые, структуры нематогранобластовые. В составе пород преобладают пироксены, гранат, они часто содержат кальцит, рудные минералы, имеющие важное промышленное значение, например, полиметаллические руды, руды на медь, железо, молибден, вольфрам, олово.

Грейзены — крупнокристаллические светло-серые породы, состоящие из кварца и светлой слюды (мусковита или лепидолита). В качестве существенной составной части могут присутствовать топаз, турмалин, апатит, флюорит; рудные минералы — касситерит, вольфрамит, молибденит, пирит, арсенопирит и др. Структура пород лепидогранобластовая. Часто наблюдаются псевдоморфозы мусковита, кварца, турмалина и других минералов по полевым шпатам. Текстура массивная. Грейзены образуют жилы под влиянием горячих газожидких растворов (флюидов), которые мигрируют в трещинах массивов кислых магматических пород плутонического происхождения, могут накладываться на скарны и другие метасоматические породы.

Серпентиниты - класс пород, образованный под влиянием флюидов на отряд ультраосновных пород, содержащих оливин. Серпентинит состоит из минерала серпентина с примесью магнетита и хлорита, которые образуют микрочешуйчатую тёмно-зелёную массу с пестрыми пятнами, часто содержит прожилки волокнистого хризотил-асбеста.

Ударный метаморфизм - процесс образования пород при соударении метеорита с земной поверхностью. Породы называются коптогенными или импактитами. Названия импактитам дают по условиям образования:

Катаклазиты и брекчии образуются при дроблении пород в момент удара. Породы имеют брекчиевую, линзовидно-полосчатую текстуру. Обломки разного размера цементируются мелкообломочным материалом, гидроксидами железа, реже глинисто-серицитовым субстратом.

Тагамuты состоят из продуктов плавления исходных пород. В минералах ударная волна разрушает кристаллическую решетку и формирует изотропное стекло, которое со временем раскристаллизовывается в микролиты кварца, полевых шпатов, оливинов и пироксенов. Текстуры стекловатые, микролитовые, возможны пористые и миндалекаменные.

3ювиты - это брекчии смешанного состава из продуктов дробления и плавления, имеют зеленовато-серую окраску, пористую текстуру и внешне похожи на туфы.

Таблица 1

Вопросы к практической работе:

1. Метаморфические породы, их особенности.

2. Основные факторы метаморфизма.

3. Структуры метаморфических пород.

4. Описание пород регионального метаморфизма: сланцев, гнейсов.

5. Описание пород контактового метаморфизма.

6. Описание пород ударного метаморфизма.

7. Заполнить таблицу.