Контрольная работа по дисциплине "Минерология"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Осадочные породы карбонатного и сульфатного состава

   Карбонатные породы - это осадочные образования, более чем  на 50 % сложенные карбонатными минералами - солями угольной кислоты. По вещественно-структурной классификации (Систематика..., 1998) карбонатные породы относятся к надклассу карбонатолитов. Наиболее широко распространенными карбонатными породами являются известняки  и доломиты. Сидериты, магнезиты, родохрозиты, сода имеют существенно меньшее распространение.

   Специфика карбонатных пород заключается в большом разнообразии структурных видов, что объясняется разнообразием  обстановок и способов их формирования.

    Меньшая по сравнению с алюмосиликатным веществом устойчивость породообразующих карбонатных минералов при изменении геохимических и термобарических условий определяет широкий спектр  постседиментационных изменений карбонатных пород. Эти породы характеризуются сложным характером пустотного пространства, формирование которого обусловлено как их структурно-текстурными особенностями, закладывающимися в стадию седиментации, так и различными постседиментационными преобразованиями.

    Карбонатные породы классифицируются, прежде всего, по составу породообразующих карбонатных минералов, и их названия соответствуют названию минерала, на содержание которого в породе приходится более половины (доломиты, сидериты, магнезиты и др.). Например, порода, которая более чем на 50 % сложена CaMg(CO3)2, будет относиться к доломитам. Исключение составляют известняки, для которых породообразующими минералами являются арагонит и кальцит.

    Возможность определения различных карбонатных минералов в шлифах ограничена в силу схожести их оптических признаков. Рассматриваемые минералы характеризуются бесцветной или желтоватой, розоватой окраской, имеют сильное двупреломление, ярко выраженную псевдоабсорбцию, весьма совершенную спайность по ромбоэдру.

    Практически  карбонатные минералы в шлифах можно приближенно диагностировать по кристаллизационной силе, выражающейся в форме зерен, по наличию или отсутствию двойников, по показателям преломления, осности кристаллов. Сила кристаллизации наименьшая  у кальцита, значительно б?льшая у доломита и максимальная у сидерита. Форма зерен кальцита неправильная -  «лапчатая», одновременно в шлифе можно наблюдать кристаллы разной размерности. Для доломита характерна ромбоэдрическая форма зерен, часто с зональным строением, зерна доломита  обычно имеют очень небольшой разброс по размерам. Для сидерита характерны субромбоэдрические формы зерен, кристаллы могут достигать относительно больших размеров.

    По показателям преломления карбонатные минералы разбиваются на две группы: у кальцита, арагонита, доломита,  анкерита и магнезита один из показателей преломления меньше показателя преломления канадского бальзама; у остальных - оба показателя преломления выше.

    По оптической осности диагностируется арагонит - двуосный отрицательный минерал.

    Разнообразие карбонатных минералов не ограничивается описанными выше, но их практическое определение  в шлифах чаще  всего оказывается невозможным и требует специальных минералого-химических методов диагностики.

   Название карбонатных пород по вещественному признаку дается исходя из содержания основного породообразующего минерала и второстепенных примесных.  Наиболее характерный переходный ряд карбонатолитов - это известково-доломитовые породы.

    Карбонатные породы образуют непрерывные переходные ряды с породами обломочными и глинистыми. В этом случае их вещественвещественный состав характеризуется помимо карбонатных минералов алюмосиликатными примесями, которые необходимо учитывать в названии породы (в случае, если  их содержание превышает 5 %).

    Из карбонатолитов наибольшим структурным разнообразием характеризуются известняки. Эти породы представлены всеми структурными видами, характерными для осадочных пород. Рассмотрим на примере известняков строение и особенности структурных классификаций карбонатолитов.

    Строение карбонатной породы определяется типом структурных зерен (компонентов), содержанием цемента и порового пространства.

    В качестве структурных зерен в известняках могут выступать обломочные зерна (карбонатного и некарбонатного состава; литокласты и кристаллокласты), биоморфные зерна (цельнораковинные и цельноскелетные, детритные и др.), различные сфероаграгаты (оолиты, пизолиты, сферолиты, комки и др.) и кристаллы. Генетический тип зерен определяет название семейства структуры. Выделяются кластолитовая, пелитовая, кристаллоорганолитовая и интракластовая. Конкретный тип зерен, формирующий породу, дает название ее структурному виду.

    Сульфатные породы. Ангидрит CaSO4 и гипс CaSO4*2H2O являются широко распространенными сульфатами, образующими кристаллические гранулярные либо волокнистые агрегаты. Более редкими разновидностями гипса являются тонкозернистый просвечивающий агрегат - алебастр и тонковолокнистый агрегат с шелковистым блеском - селенит. Оба минерала белые и светло-серые; по сравнению с гипсом ангидрит часто имеет голубоватый оттенок, заметно более высокую твердость (3-3,5) и больший удельный вес (2,93 по сравнению с 2,3 г/см3 у гипса).

    Основная масса этих минералов входит в состав одноименных мономинеральных горных пород, содержащих также примеси карбонатов, галита, кварца, глинистых и других минералов. Гипс, кроме того, совместно с песчаным, алевритистым, глинистым и известковым материалом образует своеобразные породы (гажу), содержащие иногда значительное количество гальки и гравия.

При нагревании до температуры 120-180С гипс теряет часть своей воды и переходит в полугидрат CaSO4*0,5H2O или полуводный гипс. Этот продукт, называемый часто строительным гипсом, при смешивании с водой образует высокопрочное вяжущее вещество, быстро схватывающееся и твердеющее. Его широко используют для штукатурных и отделочных работ, изготовления всевозможных строительных конструкций, а также в качестве формовочного материала и медицинского гипса.

    Обжиг ангидрита и гипса при температурах 800-10000С приводит к частичной диссоциации CaSO4 с образованием небольшого количества (до 3%) свободной жженой извести СаО. Это так называемый кальцинированный или эстрих-гипс; он медленно соединяется с водой, превращаясь в вяжущую массу, широко используемую в строительстве для производства плиточных и бесшовных полов, лестничных ступеней, искусственного мрамора.

    В цементной промышленности при производстве портланд-цемента гипс добавляется (до 3%) в естественном виде для регулирования сроков схватывания бетона. Он используется также для получения гидравлического гипсошлакового цемента, представляющего тонко измельченную смесь высушенного гранулированного доменного шлака (80-85%), гипса и портланд-цементного клинкера; этот цемент весьма эффективен при подземном и подводном строительстве в агрессивных сульфатных средах. Наконец, существует ангидритовый цемент, получаемый обжигом природного гипса при температурах 600-7000С с последующим тонким помолом вместе с различными активизирующими добавками.

    В настоящее время около 90% добываемых гипса и ангидрита используется в качестве сырья для производства гипсовых вяжущих веществ и цемента. Из других областей применения этих минералов следует упомянуть производство серной кислоты, некоторых азотных удобрений, гипсования засоленных почв, в качестве облицовочного материала (алебастр) и поделочного камня (селенит и алебастр).

    Соответственно главным геолого - промышленным типом месторождений гипса и ангидрита являются линзовидные и пластовые залежи мощностью в метры-десятки метров и протяженностью от сотен метров до десятков км, залегающие в толщах карбонатных и терригенных пород, представленных известняками, доломитами, глинами и мергелями. К этому типу принадлежат крупнейшие месторождения США, Канады, Франции, ФРГ, Великобритании и других стран. В России он представлен многочисленными месторождениями Европейского Центра, Севера и Поволжья, Восточной Сибири, включая такие крупные как Залаирское кембрийского возраста в Иркутской области, Новомосковское девонского возраста в Тульской области, Звозское нижнепермского возраста в Архангельской области.

    Мировая добыча гипса и ангидрита в последней четверти минувшего столетия составляла свыше 70 млн т/год; лидирующие страны - США (около 11 млн т/год) и Канада (свыше 7 млн т/год). Помимо природных гипса и ангидрита, сульфат кальция получают в виде отходов при производстве фосфорной кислоты из фосфатных пород. Если учесть, что производство 1 т кислоты сопровождается получением приблизительно 4,5 т фосфогипса, то современному мировому годовому уровню производства - свыше 20 млн т. H2PO4 соответствует более 90 млн т. этого продукта, что значительно превышает вышеуказанный мировой уровень добычи природного сырья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Контактово-метасоматические месторождения, минеральный состав. Месторождения этого типа в Казахстане

Контактово-метасоматические месторождения — образовавшееся при процессах контактового метаморфизма, происходивших с выносом ряда химических компонентов из внедрявшейся магмы и переотложением их путем метасоматического замещения некоторых металловлов вмещающих пород (в экзоконтакте), а также краевой части самого интрузива (в эндоконтакте). Особенно интенсивному метасоматозу подвергаются карбонатные горные породы. При этом получаются характерные минерерало образования — скарны. В процессе образования контактово-метасоматических месторождений участвуют как газовые, так и водные растворы (гидротермы), пневматолиз преобладает в начальной стадии процесса. Контактово-метасоматические месторождения связаны преимущественно с гранитоидными интрузиями средней основности, являются одним из распространенных и промышленно важных генетических типов рудных месторождений. К нему относятся многие железорудные месторождения (гор Магнитной, Высокой, Благодати на Урале, Дашкесанское в Азербайджане, Горношорские в З. Сибири); менее распространены месторождения медные (Турьинские рудники на Урале), вольфрамовые (шеелитовые в Ср. Азии). Согласно Коржинскому (1948, 1953). Контактово-метасоматические месторождения относятся к типу, названному им биметасоматическим.

    Метасоматические горные породы в отличие от производных

 аллохимического метаморфизма развиваются более локально и в

 изохорических системах, что постулировал в свое время еще В. Линдгрен,

 сформулировавший “правило постоянства объема при метасоматозе”.

 Если характерными  метаморфическими процессами являются  полиморфные

 превращения минералов, тип метасоматических процессов  лучше всего

 представляет образование  псевдоморфоз. В них особенно  наглядно выражено

 постоянство объема  при замещении, всегда сопровождающимся значительным

 привносом – выносом вещества, что само по себе определяет воздействие на

 породы растворов высокой  химической агрессивности. Это принципиально

 отличает метасоматические  процессы от метаморфических.

     Изохорический характер метасоматических реакций предопределяет их

 независимость от литостатического  давления и, следовательно, от

 глубинности, по отношению к которой выделяются минеральные фации

 метаморфических пород. Однако с глубиной возрастает  флюидное давление.

    Этим фактором определяется своеобразие метасоматических процессов,

 которые зависят от  глубины их развития.

     Теория метасоматических процессов была разработана

Д. С. Коржинским, который подразделил их на раннюю щелочную

(высокотемпературную), кислотную  и позднюю щелочную (низкотемпературную) стадии. Это подразделение было  дано Д. С. Коржинским дляпостмагматических процессов, сопровождающих гранитный магматизм, сам по себе порождающий кислотные гидротермальные растворы, богатые фтором,

 хлором и другими  кислотными компонентами. Однако  при взаимодействии с

 вмещающими карбонатными  породами эти растворы могут  терять кислотные

 свойства и приобретать  слабощелочную реакцию. Это и  определяет

 образование метасоматических  пород, относимых Д.С. Коржинским к ранней

 щелочной стадии. Это в основном скарны – магнезиальные (в контактах с

 доломитами) и известковые (в контактах с известняками). К

 высокотемпературной щелочной стадии можно отнести и метасоматические

 породы, связанные со  щелочными интрузиями (фениты и др.) или

 развивающиеся в гипербазитах.

     Типичными породами кислотной стадии являются грейзены (в

 плутонической фации) и вторичные кварциты, аргиллизиты и пропилиты (в

 вулканической).

     С понижением температуры ниже 300-400 0С (в гидротермальных

 растворах развиваются критические явления, обусловленные несмесимостью

 во флюидах полярных (вода с растворенными в ней  щелочными металлами) и

 неполярных жидкостей (водород и кислотные компоненты флюидов – HF, HCl,

 CO2, и др.). Последние обладают более высокой миграционной способностью,

 и с их отделением  от систем глубинного минералообразования связано

 возрастание щелочности  гидротермальных растворов и  образование пород

(березитов, лиственитов, гумбеитов и др.), относящихся к поздней

 щелочной стадии.

    Главными петрографическими типами метасоматических горных пород,

 возникающих на малых  глубинах, являются:

1. метасоматиты, равновесные с нейтральными растворами – фениты,

 содалитовые метасоматиты, анальцимовые метасоматиты,

 микроклиниты, альбититы, эгирин-флюоритовые метасоматиты,

 эйситы.

2. Метасоматиты, равновесные с растворами, близкими к нейтральным –

 магнезиальные скарны, известковые скарны, кварц-калишпатовые

 метасоматиты, кварц-альбитовые метасоматиты, турмалиниты,

 пропилиты, гидрослюдиты.

3. Метасоматиты, равновесные в кислыми растворами – цветтеры,

 грейзены, слюдиты, серицитолиты (березиты), листвениты,

 аргиллизиты, вторичные кварциты.

    Критерием для отнесения метасоматитов к тому или иному типу служит

 наличие минеральных  ассоциаций (парагенезисов), устойчивых  в