Принципы классификации
• Геологическая (вулканические
(эффузивные, пирокластические), интрузивные,
жильные)
• По химическому составу
• По минеральному составу
• По структурно-текстурным признакам
Для классификации магматических пород в мировой геологической практике используется систематика, принятая подкомиссией по систематике изверженных пород Международного союза геологических наук. На русский язык этот труд переведен благодаря усилиям С. В. Ефремовой [Классификация…, 1997]. В России для производственных геологических организаций, осуществляющих геологические съемки различных масштабов, инструкцией является Петрографический кодекс, утвержденный Петрографическим комитетом России [Петрографический…, 1995]. Поскольку студенты геолого-геофизического факультета НГУ проходят производственные практики в геолого-съемочных партиях или после окончания университета попадают в производственные организации, мы считаем необходимым читать курс петрографии изверженных пород в соответствии с Петрографическим кодексом. Тем не менее, нами внесены незначительные изменения и дополнения, учитывающие специфику преподавания петрографии. При написании статей в международные журналы мы рекомендуем пользоваться Международной систематикой магматических пород [Классификация…, 1997].
К сожалению, в настоящее время в России нет ни одного учебника по петрографии магматических пород, который удовлетворял бы требованиям Петрографического кодекса. В данном учебном пособии мы попытались восполнить этот пробел.
Авторский коллектив благодарит Широких Валентину Алексеевну и Пашкову Людмилу Борисовну за неоценимую помощь при подготовке пособия.
СИСТЕМАТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД
Основные принципы систематики и классификации
Петрографы должны разговаривать на одном языке, поэтому главной задачей систематики магматических пород является разработка принципов группировки всего их многообразия во взаимосвязанные таксономические единицы — типы, классы, группы, ряды, семейства и виды (рис. 1).
Классификация — это разработанная система распределения множества горных пород по таксономическим подразделениям на основании определенных химических, минералогических и структурных признаков. При этом одинаковые по вещественному составу и структурам породы должны попадать в один и тот же таксон (семейство, ряд, вид и т. д.). Классификация закрепляет результаты изучения пород и открывает возможности для единообразной диагностики горных пород.
Самой крупной таксономической единицей, принятой в Петрографическом кодексе, является тип горной породы, который выделяется по механизму ее образования. Выделяют следующие типы горных пород: магматические, метаморфические, осадочные, метасоматические и рудные породы. Ведущим признаком для определения типа горной породы является ее генезис, который определяется в полевых условиях по форме геологических тел и текстурно-структурным особенностям. Дальнейшее подразделение множества горных пород производится по различным, разработанным отдельно для каждого типа пород, сочетаниям структурно-вещественных признаков.
Рекомендуемая Петрографическим кодексом классификация и номенклатура магматических пород базируется на общих принципах многоступенчатой петрографической систематики, которая предусматривает сочетание минералогических, химических и структурно-текстурных признаков горных пород. В этой систематике, разработанной Терминологической комиссией Межведомственного Петрографического комитета [Там же], магматические породы группируются во взаимоподчиненные таксономические категории, для каждой из которых устанавливаются свои классификационные признаки, обладающие достаточной
объективностью. Каждое таксономическое подразделение занимает определенное место в общей иерархической схеме систематики.
Тип магматических пород разделяется по фациальным условиям образования на три класса: плутонический, вулканический и гипабиссальный. Признаком различия является глубина становления магматической породы, которая определяется по геологическим наблюдениям и текстурно-структурным особенностям.
Класс плутонических магматических пород – полнокристаллические породы, происхождение которых связано с глубинной кристаллизацией магматического расплава (граниты, габбро, перидотиты).
Класс вулканических магматических пород – порфировые или афировые породы с микрокристаллической, криптокристаллической или стекловатой основной массой, являющиеся продуктами кристаллизации магмы, вышедшей на земную поверхность (базальты, риолиты, андезиты).
К классу гипабиссальных относятся породы, формирование которых происходило на небольших глубинах. Эти породы занимают по условиям залегания и структурам промежуточное положение между плутоническими и вулканическими породами. Гипабиссальные породы обычно проявляются в виде малых интрузий: даек, силлов, штоков (долериты, гранит-порфиры).
Такой принцип выделения этих классов характеризует глубину и скорость кристаллизации магматической горной породы, что объективно отражено в ее структурных особенностях и условиях залегания.
Дальнейшее подразделение магматических пород основывается на их вещественном составе (химическом или минеральном), причем вначале для последовательного выделения групп, рядов, семейств используются химические критерии как наиболее универсальные, так как один и тот же химический состав может соответствовать разным минеральным ассоциациям.
Семейства горных пород
- Оливиниты-дуниты
- Перидотиты
- Мелилитолиты
- Ультраосновные фойдолиты
- Пироксениты-горнблендиты
- Габброиды
- Монцогаббро
- Эссекситы
- Щелочные габброиды
- Основные фойдолиты
- Основные фельдшпатоидные сиениты
- Диориты
- Монцониты
- Сиениты
- Щелочные сиениты
- Фельдшпатоидные сиениты
- Гранодиориты
- Граниты
- Лейкограниты
- Граносиениты
- Умеренно-щелочные граниты
- Умеренно-щелочные лейкограниты
- Щелочные граносиениты
- Щелочные граниты
- Щелочные лейкограниты
- Пикриты
- Щелочные пикриты
- Мелилититы
- Ультраосновные фоидиты
- Пикробазальты
- Мелабазальты
- Базальты
- Лейкобазальты
- Трахибазальты
- Щелочные базальты
- Основные фоидиты
- Основные фонолиты
- Андезибазальты
- Бониниты-марианиты
- Андезиты
- Трахиандезибазальты
- Трахиандезиты-латиты
- Трахиты
- Щелочные трахиты
- Фонолиты
- Дациты
- Риодациты
- Риолиты
- Трахидациты
- Трахириодациты
- Трахириолиты
- Щелочные трахидациты
- Пантеллериты-комендиты
Группы магматических пород
Магматические породы по содержанию кремнезема (в мас. %) подразделяются на четыре группы: ультраосновные — 30–45; основные — 45–53; средние — 53–64 и кислые — 64–78. В предлагаемой классификации не рассматриваются особые по генезису магматические несиликатные и низкосиликатные породы.
Границы между группами магматических пород по содержанию SiО2 условны, так как все эти группы связаны между собой постепенными переходами.
Минералогическим признаком, отличающим ультраосновные породы от основных, в первую очередь является содержание полевых шпатов. В ультраосновных породах их содержание, как правило, не превышает 10 об. %.
Главное различие пород среднего и основного состава – это содержание анортитового минала в плагиоклазе. Но эта закономерность достаточно хорошо наблюдается только в породах нормального ряда. Для пород умеренно-щелочного и щелочного рядов такой признак не всегда дает удовлетворительные результаты, тогда приходится использовать комплекс признаков, таких как содержание темноцветных минералов, кварца и др., а также данные о химическом составе породы.
Наиболее легко по минералогическим признакам различаются породы среднего и кислого состава, в этом случае граница в 64 мас. % SiO2 соответствует 15 об. % кварца в породе.
Петрохимические ряды
Группы магматических пород разделяются по содержанию щелочей (Na2O и K2O) на петрохимические ряды — нормальные, умеренно-щелочные (субщелочные), щелочные. Критерием для такого разделения служит содержание в горных породах суммы щелочей (Nа2О + К2О), пределы колебаний которой принимаются разными для различных групп пород, т. е. варьируют в зависимости от содержания SiO2 (рис. 2).
В классификационных таблицах видно, что принятые граничные содержания суммы щелочей коррелируются с особенностями минерального состава горных пород, т. е. с содержаниями и относительной ролью некоторых породообразующих минералов-индикаторов (фельдшпатоидов, щелочных полевых шпатов, щелочных пироксенов и амфиболов), что рекомендуется также независимо от химии использовать для определения границ между петрохимическими рядами по щелочности. Так, породам нормального ряда свойственно отсутствие фоидов (фельдшпатоидов) и щелочных темноцветных минералов, а также пироксенов и амфиболов с высоким содержанием титана. Щелочные полевые шпаты присутствуют только в кислых и средних породах нормального ряда. Средние и основные породы, в которых появляются кислые плагиоклазы (например, в гавайитах, муджиеритах) и (или) щелочные полевые шпаты а также титанавгит, должны относиться к умеренно-щелочному ряду. К щелочному ряду следует относить магматические породы, содержащие фоиды и (или) щелочные темноцветные минералы — эгирин, эгирин-авгит, арфведсонит или рибекит; в ультраосновных породах роль фоидов могут играть минералы группы мелилита.
Семейства и виды
Распределение магматических пород по группам (по кремнекислотности—основности) и по петрохимическим рядам (по общей щелочности) позволяет выделить следующий таксон систематики — семейства горных пород, т. е. сообщества магматических пород близкого минерального состава, характеризующиеся определенными отношениями кремнезема и щелочей. Для графического изображения этих соотношений используется бинарная TAS-диаграмма (total—alkali—silica) (см. рис. 2).
Дальнейшее деление семейств горных пород на виды и разновидности осуществляется введением новых классификационных критериев — количественно-минералогических, структурных, дополнительных петрохимических или геохимических. Вид горной породы — элементарное звено в систематике — выделяется по наибольшему числу признаков: составу первично-магматических типоморфных (главных) и существенных минералов, их количественным и структурным соотношениям в сочетании с некоторыми дополнительными петрохимическими параметрами. Характеристики видов плутонических магматических пород должны базироваться на их модальном минеральном составе, выраженном в объемных процентах.
Для вулканических пород при выделении видов также используются количественно-минералогические и химические характеристики. Для вулканических пород, модальный минеральный состав которых установить невозможно (присутствует стекловатая основная масса), в качестве первого классификационного признака может выступать только их химический состав или нормативные пересчеты.
В целях ликвидации двойственности в обозначении кайнотипных и палеотипных вулканических пород одного вида Петрографический кодекс рекомендует переход на единую одинарную кайнотипную номенклатуру для всех вулканических пород, принятую и в международной практике. Термины порфир и порфирит сохраняются только в наименованиях гипабиссальных магматических пород. Рекомендуется также отказаться от использования таких давно вошедших в практику, но устаревших терминов для палеотипных вулканических пород, как диабаз, мелафир, альбитофир, ортофир, кератофир и др. Для метаморфизованных вулканических пород следует употреблять названия метабазальт, метадацит и т. д.
Не следует использовать для видов вулканических пород названия, учитывающие только их структурные особенности: фельзит, витрофир, невадит, амигдалофир и т. п.; их целесообразно употреблять лишь в качестве прилагательных для некоторых разновидностей вулканических пород (риолит фельзитовый, трахит витрофировый и др.) Степень раскристаллизации вулканических пород не должна учитываться в названиях их видов; для разновидностей с преобладанием стекла в основной массе рекомендуется давать названия с приставкой (префиксом) гиало- (гиалобазальт, гиаломеланефелинит).
Кодекс не peгламентирует выделение разновидностей магматических пород иих номенклатуру. Право выделения таких разновидностей предоставляется самим исследователям при соблюдении ими единой номенклатуры видов магматических пород. Всоответствии с существующей практикой для выделения разновидностей магматических пород могут использоваться признаки: а) минералогические (особенности состава породообразующего минерала, например повышенная основность плагиоклаза; присутствие второстепенных или даже акцессорных минералов в количествах, превышающих нормальные для данного вида; отличные от среднего для данного вида значения цветового индекса, что обозначается приставками мелано- (мела-) или лейко- к видовому названию); б) химические (повышенные или пониженные содержания отдельных породообразующих оксидов; в) структурные (нетипичные для данного вида зернистость, порфировость, трахитоидность и т. п.).
Предложения о выделении новых петрографических видов должны быть до опубликования рассмотрены и одобрены Терминологической комиссией МПК. Предложения о выделении разновидностей магматических пород Терминологическая комиссия не рассматривает.
Магматические горные породы наряду с разделением их на группы по кремнекислотности–основности могут быть подразделены еще по степени мафичности — по величине цветового индекса М (отношение темноцветных минералов к салическим) на ультрамафические (М > 70), мафические (70 > М > 30), мафисалические (30 > М > 20), салические (М < 20).
