PetrografiaMagmoweFolie, GIG, semestr 4, Petrografia


Literatura

Przewodnik do petrografii - Praca zbiorowa pod red. A. Maneckiego i M. Muszyńskiego, Kraków 2008.

A. Majerowicz, B. Wierzchołowski - Petrologia skał magmowych, Warszawa 1990.

K. Łydka - Petrologia skał osadowych, Warszawa 1985.

A. Bolewski, W. Parachoniak - Petrografia, Warszawa 1990.

L. Chodyniecka, W. Gabzdyl, T. Kapuściński - Mineralogia i petrografia dla górników, Katowice 1993.

W. Ryka, A. Maliszewska - Słownik Petrograficzny, Warszawa 1991.

J. Żaba - Ilustrowany słownik minerałów i skał, Katowice 2003.

P. Czubla, W. Mizerski, E. Świerczewska-Gładysz - Przewodnik do ćwiczeń z geologii, Warszawa 2007 (lub: Przewodnik do ćwiczeń z geologii dynamicznej - praca zbiorowa pod red. J. Roniewicza).

Borkowska M., Smulikowski K. - Minerały skałotwórcze, Warszawa 1973.

MacKenzie W.S., Donaldson C.H., Guilford C. - Atlas of Igneous Rocks and their Textures, Longman.

L. A. Raymond - Petrology. The Study of Igneous, Sedimentary & Metamorphic Rocks, 2nd ed., 2002.

Podział strukturalny krzemianów

anion O:Si

Krzemiany wyspowe [SiO4]4- 4 : 1

Krzemiany grupowe [Si2O7]6- 3.5 : 1

Krzemiany pierścieniowe [Si6O18]12- 3 : 1

Krzemiany łańcuchowe [Si2O6]4- 3 : 1

Krzemiany wstęgowe [Si4O11]6- 2.75 : 1

Krzemiany warstwowe [Si4O10]4- 2.5 : 1

Krzemiany przestrzenne 2 : 1

W glinokrzemianach część tetraedrów krzemotlenowych [SiO4]4- jest zastąpiona przez tetraedry glinotlenowe [AlO4]5-

Minerały skałotwórcze skał magmowych

Oliwin (Mg,Fe2+)2[SiO4]

Augit (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)[Si2O6]

Hornblenda (Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[Si6(Si,Al)2O22|(OH)2]

Muskowit KAl2[AlSi3O10](OH)2

Biotyt KMg3[AlSi3O10](OH)2

Skalenie

sodowo-wapniowe (plagioklazy) (Na,Ca)[Al(Si,Al)Si2O8]

potasowe (ortoklaz) K[AlSi3O8]

Kwarc SiO2

Skaleniowce (foidy)

Leucyt KAlSi2O6

Nefelin (Na,K)AlSiO4

Minerały akcesoryczne:

Granaty (Mg,Fe2+,Mn,Ca)3Al2[SiO4]3

Cyrkon Zr[SiO4]

Tytanit CaTi[O|SiO4]

Apatyt Ca5(Cl,F,OH)[PO4]3

Turmaliny borokrzemiany pireścieniowe

Monacyt (Ce, Ca)PO4

Chromit CrFe2O4

Magnetyt Fe3O4

Ilmenit FeTiO4

Piryt FeS2

Minerały wtórne:

Epidot Ca2(Fe,Al)Al2[O|OH|SiO4|Si2O7]

Serpentyny Mg6[Si4O10](OH)8

Chloryty (Mg,Fe)6[(Si,Al)4O10](OH)8

Serycyt

Kalcyt, chalcedon, opal...

Minerały skałotwórcze skał magmowych

(krótka lista)

Oliwiny (Mg,Fe2+)2[SiO4]

Pirokseny (Augit) (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)[Si2O6]

Amfibole (Hornblenda)

(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[Si6(Si,Al)2O22|(OH)2]

Miki:

Muskowit KAl2[AlSi3O10](OH)2

Biotyt KMg3[AlSi3O10](OH)2

Skalenie:

sodowo-wapniowe (Plagioklazy) (Na,Ca)[Al(Si,Al)Si2O8]

potasowe (Ortoklaz) K[AlSi3O8]

Kwarc SiO2

Analiza mikroskopowa minerałów i skał w płytkach cienkich (tzw. szlifach mikroskopowych o grubości 0.02 mm)

Badania przy jednym polaryzatorze

Identyfikacja minerałów przeźroczystych i nieprzeźroczystych

Dla minerałów przeźroczystych:

Badania przy polaryzatorach skrzyżowanych

Rozróżnianie minerałów izotropowych i anizotropowych

Dla minerałów anizotropowych:

Skały magmowe to skały powstałe w wyniku krystalizacji magmy

Magma - płynny stop krzemianowy nasycony gazami

Lawa wulkaniczna - magma, która wydostała się na powierzchnię Ziemi

Magma pierwotna - powstała przez wytopienie skał płaszcza lub skorupy

Magma macierzysta

Dyferencjacja (różnicowanie) magm

Krystalizacja frakcyjna - stopniowe wydzielanie się minerałów ze stopu w trakcie jego krzepnięcia w miarę spadku temperatury

Likwacja - proces odmieszania magm o różnej gęstości

Asimilacja skał otoczenia - zachodzi w brzeżnych partiach komory magmowej, polega na częściowym wytapianiu skał osłony lub wymiany substancji ze skałami osłony

Ksenolity - zatopione w magmie i termicznie zmienione okruchy skał osłony

Kontaminacja - zanieczyszczenie magmy przetopionym materiałem skał osłony

Skały magmowe to skały powstałe w wyniku krystalizacji magmy, jako końcowy produkt łańcucha procesów magmowych:

Generacja magm

Separacja

Migracja

Dyferencjacja (różnicowanie się magm)

Asymilacja/Kontaminacja

Krystalizacja/Solidyfikacja

Magma - płynny stop krzemianowy nasycony gazami

jednofazowa - wyłącznie faza ciekła

dwufazowa - stop + kryształy lub stop + pęcherzyki gazu

trójfazowa - stop + kryształy + pęcherzyki gazu

Magmy:

krzemianowe

węglanowe

siarczkowe

tlenkowe

Lawa wulkaniczna - magma, która wydostała się na powierzchnię Ziemi

Magmy pierwotne - powstałe przez wytopienie skał płaszcza lub skorupy, wysokotemperaturowe, o zachowanym wyjściowym składzie chemicznym

Magmy macierzyste - wypełniające komory magmowe, wyjściowe dla skał magmowych lub podlegające dalszej dyferencjacji

Magmy pochodne - produkty dyferencjacji magmy macierzystej

Składniki lotne magm:

H2O, CO2, H2, CO, CH4, S, SO2,

H2S, N2, NH4, F2, HF, Cl2, HCl, O2

Gęstość magm: od ok. 2.4 g/cm3 (magmy kwaśne)

do ok. 2.9 g/cm3 (magmy zasadowe)

Lepkość

Temperatura: od ok. 1250°C do 650°C

temperatury likwidusu i solidusu

Ciśnienie

Wytapianie magm

wzrost temperatury

spadek ciśnienia litostatycznego

wzbogacenie w składniki lotne

Dyferencjacja (różnicowanie) magm

Krystalizacja frakcyjna - stopniowe wydzielanie się minerałów ze stopu w trakcie jego krzepnięcia w miarę spadku temperatury

Likwacja - proces odmieszania magm o różnej gęstości

Dyfuzja

Asymilacja skał otoczenia - zachodzi w brzeżnych partiach komory magmowej, polega na częściowym wytapianiu skał osłony lub wymiany substancji ze skałami osłony

Ksenolity - zatopione w magmie i termicznie zmienione okruchy skał osłony

Kontaminacja - zanieczyszczenie magmy przetopionym materiałem skał osłony, o odmiennym składzie chemicznym

Mieszanie magm - skały hybrydowe

Krystalizacja równowagowa i frakcjonalna

Frakcyjna krystalizacja magmy

Stadium wczesne - krystalizacja oliwinów, piroksenów i Ca-plagioklazów z akcesorycznymi granatami i chromitem. Powstanie skał ultrazasadowych.

Stadium główne - krystalizacja piroksenów i Ca-Na plagioklazów (magma gabrowa), później amfiboli i Na-Ca plagioklazów (magma diorytowa), jeszcze póżniej biotytu z dodatkiem skaleni alkalicznych (magma granodiorytowa).

Stadium późne - krystalizacja skaleni alkalicznych, biotytu, muskowitu i kwarcu (magma sjenitowa i granitowa).

Procesy pomagmowe

Kryteria klasyfikacji skał magmowych:

Skały:

Skały:

Główne składniki magmy:

SiO2, Al2O3, MgO, FeO+Fe2O3, CaO, Na2O, K2O, H2O, TiO2

Magmy ultrazasadowe są ubogie w krzemionkę (ok. 40% SiO2) i glinkę, praktycznie pozbawione alkaliów, natomiast bardzo bogate w MgO i FeO. Z takich magm krystalizują oliwiny i pirokseny - główne minerały skał ultrazasadowych (ultramaficznych).

Magma bazaltowa zawiera 45-52% SiO2, ok. 15% Al2O3, znaczne ilości CaO, MgO i FeO (do ok. 10% każdego z tych składników), natomiast niewiele alkaliów, zwłaszcza K2O. Z takiej magmy krystalizują przede wszystkim Ca-Na plagioklazy i pirokseny.

Magmy obojętne (np. andezytowa) są bogatsze w krzemionkę (52-65% SiO2) i alkalia, natomiast uboższe w CaO, MgO i FeO. Krystalizują z nich Na-Ca plagioklazy i skalenie alkaliczne, a z minerałów ciemnych głównie hornblenda i biotyt.

Magmy kwaśne (granitowe) zawierają ponad 65% SiO2, ok. 15% Al2O3, znaczne ilości alkaliów(w sumie do ok. 10% Na2O i K2O), są natomiast ubogie w CaO, MgO i FeO. Z takich magm krystalizują skalenie alkaliczne, Na-Ca-plagioklazy, biotyt oraz kwarc.

Likwacja - proces odmieszania się wskutek działania grawitacji z pierwotnie jednorodnego stopu ciekłych faz (magm) o różnej gęstości, np. stopu siarczkowego od krzemianowego, magmy gabrowej od granitowej.

Główne skały magmowe

grupa skał

głębinowe

żyłowe

wylewne

minerały główne

inne minerały

ultra-maficzne (ultra-zasadowe)

dunit

pikryt

kimberlit

oliwin

piroksen, granat, spinel

perydotyt

oliwin, piroksen

granat, spinel

zasadowe

gabro, noryt

diabaz (doleryt)

bazalt, melafir

piroksen, Ca-plag.

oliwin, hornblenda

obojetne

dioryt

lamprofir

andezyt

hornblenda, Na-Ca-plag.

biotyt, piroksen, K-skaleń

sjenit

trachit

K-skaleń, Na-plag., biotyt

hornblenda, piroksen, kwarc (Q)

kwaśne

granit

pegmatyt, aplit

riolit

skalenie, Q, biotyt

muskowit hornblenda

grano-dioryt

riodacyt

skalenie, Q, biotyt, hbl.

tonalit

dacyt

Na-Ca-plag., biot., hbl., Q

K-skaleń

Kolejność powstawania minerałów i skał magmowych
według szeregu reakcyjnego Bowena

szereg Bowena

rodzaj skał

oliwin anortyt

bytownit

piroksen

labrador

amfibol andezyn

biotyt oligoklaz

skalenie alkaliczne

muskowit + kwarc

skały ultrazasadowe

skały zasadowe

skały obojętne

skały kwaśne

Struktura - sposób wykształcenia składników skały

struktura holokrystaliczna (pełnokrystaliczna)

struktura hipokrystaliczna

struktura hialinowa (holohialinowa, szklista)

struktura fanerokrystaliczna (jawnokrystaliczna)

grubokrystaliczna

średniokrystaliczna

drobnokrystaliczna

struktura afanitowa (skrytokrystaliczna)

mikrokrystaliczna

kryptokrystaliczna

struktura porfirowa - fenokryształy w afanitowym cieście skalnym

struktury równo- i nierównokrystaliczne

struktura fanerokrystaliczno-porfirowa

kryształy euhedralne (automorficzne, idiomorficzne)

kryształy subhedralne (hipidiomorficzne)

kryształy anhedralne (ksenomorficzne)

Tekstura - sposób ułożenia i rozmieszczenia składników w skale oraz wypełnienia przez nie przestrzeni

tekstura bezkierunkowa (bezładna)

tekstury kierunkowe (np. fluidalna)

tekstura zbita, masywna

tekstury porowate (pęcherzykowa, pumeksowa, migdałowcowa itp.)

Schemat opisu skały magmowej

Na podstawie powyższych cech ustalamy rodzaj i nazwę skały

ATLAS of IGNEOUS ROCKS & THEIR TEXTURES

by W.S. MacKenzie, C.H. Donaldson and C. Guilford

To English-speaking petrologist textures are the geometrical relationships among the component crystals of a rock and any amorphous materials (glass or gas in cavities) that may be present. They comprise the following properties :

  1. Crystallinity (degree of crystallization) - i.e. the relative proportions of glass and crystals.

  2. Granularity (grain size) - i.e. the absolute and the relative sizes of crystals.

  3. Crystal shapes.

  4. Mutual relations or arrangement of crystals and any amorphous materials present.

CRYSTALLINITY

Igneous rocks range in crystallinity from entirely crystals to entirely glass.

100 % crystals - holocrystalline

intermediate - hypocrystalline or hypohyaline

100 % glass - holohyaline

The adjectives glassy, vitreous and hyaline all indicate that a rock is more or less completely glass. Hypocrystalline rocks can be described more precisely by stating the relative proportions of crystals to glass.

GRANULARITY

This property embraces three different concepts :

(1) what the aided and unaided eye can or cannot see;

(2) absolute crystal sizes;

(3) relative crystal sizes.

(1) Terms referring to what the aided and unaided eye can or cannot see

Pegmatitic texture is a variety of phanerocrystalline in which the crystals are strikingly large, bigger than 1-2 cm, and in rare instances up to many metres.

(a) Microcrystalline - crystals can be identified in thin section with a petrographic microscope. Crystals only just large enough to show polarization colours (less than 0.01 mm) are called microlites.

(b) Cryptocrystalline - crystals are too small to be identified even with the microscope. Globular, rod-like and hair-like crystals which are too small to show polarization colours are known as crystallites.

(2) Terms indicating absolute ranges of grain size

While the overall texture is recognizable in the fine-grained rock, it is not so in the coarse one and a low-power objective lens would be necessary to examine it adequatly. Petrographic microscopes rarely have a sufficiently low-power objective lens for examining the textures of coarse-grained rocks; a hand lens should be used for these, with two sheets of polaroid, if available.

(3) Terms indicating relative size of crystals

A common variety, porphyritic texture, involves relatively large crystals (phenocrysts) embedded in finer-grained groundmass.
(N.B. The same mineral may be present as both phenocrysts and groundmass).
In naming a rock with porphyritic texture the mineral present as phenocrysts should be listed and followed by the suffix -phyric,
e.g. hornblende-phyric andesite.
However, if the groundmass is glassy, the term vitrophyre is used,
e.g. an olivine vitrophyre has olivine phenocrysts set in glass; the texture in this is referred as vitrophyric.

Seriate texture involves a continuous range in sizes of crystals of the principal minerals; if the crystals show a broken series of sizes, the inequigranular texture is said to be hiatal.

Caution is necessary in the identification of seriate and hiatal textures, since the dimensions of a crystal in a thin section depend on the attitude of the intersection of the crystal in three dimensions.

CRYSTAL SHAPES

Two kinds of term are used to describe crystal shape:

(1) those relating to the quality of the development of faces on crystals and
(2) those specyfying the three-dimensional shapes of individual crystals.

(1) Terms indicating the quality of the development of faces on crystals

(2) Terms indicating three-dimensional crystal shape

In hand specimens of coarse-grained rocks it is often possible to see the three-dimensional shape of a crystal on a broken surface. For finer-grained rocks, however, the crystals have to be examined in thin sections and the two-dimensional shapes of several crystals of different orientations used to deduce the three-dimensional shapes of the crystals in general.

General three-dimensional terms

The shape may either be equidimensional (syn. equant) or an inequidimensional one; tabular (syn. platy), lamellar, columnar (syn. prismatic), acicular (syn. needle-like, fibre, fibrous, hair-like).
N.B. Although these are euhedral examples, they could be subhedral or anhedral.

Specific three- dimensional terms

Skeletal, dendritic and embayed crystals

Parallel-growth crystals

Elongate, curved, branching crystals

Pseudomorphs

MUTUAL RELATIONS OF CRYSTALS
(AND AMORPHOUS MATERIALS)

Skały ultrazasadowe - ultramaficzne

Powstają z magm ubogich w krzemionkę (ok. 40% SiO2) i glinkę, pozbawionych alkaliów, natomiast bardzo bogatych w MgO i FeO.

Magmy ultrazasadowe, cechujące się wysoką gęstością (do 3 g/cm3), zazwyczaj są pochodzenia płaszczowego.

Perydotyt - skała zbudowana głównie z oliwinu i piroksenu

parageneza: oliwin + piroksen + chromit wskazuje na magmę pochodzącą z górnych partii górnego płaszcza.

parageneza: oliwin + piroksen + granat wskazuje na magmę pochodzącą z głębszych partii górnego płaszcza

Dunit - skała zbudowana w 80-100% oliwinu

Piroksenit - skała zbudowana głównie z piroksenów

Pozostałe głębinowe skały ultrazasadowe, wydzielone
w Międzynarodowej Klasyfikacji Skał Magmowych:

Wehrlit - perydotyt klinopiroksenowy

Lherzolit - perydotyt orto- i klinopiroksenowy

Harzburgit - perydotyt ortopiroksenowy

Websteryt - odmiana piroksenitu

Skały ultrazasadowe nie posiadają typowych odpowiedników wylewnych

Kimberlit - alkaliczny perydotyt z akcesorycznymi diamentami,
wypełnia kominy wulkaniczne

Pikryt

W warunkach hipergenicznych oliwin łatwo ulega serpentynizacji:

4Mg2SiO4 + 4H2O + 2CO2 = Mg6Si4O10(OH)8 + 2MgCO3

produktami tego procesu są serpentynity z żyłami magnezytu

Iddingsyt

Utwory ultrazasadowe, w formie różnej wielkości porwaków, pospolicie występują w obrębie skał bazaltowych. Często porwaki te mają charakter typowo monomineralny; zbudowane są wyłącznie z oliwinów bogatych w molekułę forsterytową - tzw. bomby oliwinowe.

Tego typu porwaki (enklawy, ksenolity) mogły się dostać do magmy bazaltowej w  trakcie jej przemieszczania z głębszych stref skorupy ziemskiej, a nawet płaszcza, i  wchłonięcia (zaasymilowania) okruchów skał ultrazasadowych występujących w  otoczeniu.

Enklawy oliwinowe mogły również powstać wskutek lokalnego odmieszania się magmy bogatej w Mg od magmy bazaltowej i wykrystalizowania oliwinów zasobnych w  molekułę forsterytową.

Skały zasadowe - grupa gabra i bazaltu

Powstają z magmy bazaltowej, zawierającej 45-52% SiO2, ok. 15% Al2O3, znaczne ilości CaO, MgO i FeO, natomiast ubogiej w alkalia.

Skały głębinowe: gabro, noryt, troktolit, anortozyt, labradoryt

Gabro - skała zbudowana z plagioklazu typu labrador-bytownit i piroksenu z grupy augitu, pobocznie oliwinu (gabro oliwinowe), ewentualnie hornblendy (gabro hornblendowe), rzadziej biotytu. Akcesoryczne składniki gabra: magnetyt, tytanomagnetyt, ilmenit, apatyt.

Noryt - skała gabrowa zawierająca pirokseny rombowe (ortopirokseny).

Troktolit - skała plagioklazowo-oliwinowa, z podrzędnym udziałem piroksenu.

Skały gabrowe są często zmienione w wyniku procesów określanych terminem saussurytyzacja - oddziaływanie pogabrowych utworów hydrotermalnych na skałę macierzystą. Saussurytyzację można również określić jako autohydrotermalne przeobrażenie gabra. W wyniku saussurytyzacji, pod wpływem m.in. H2O i CO2, zasadowe plagioklazy gabra ulegają przeobrażeniu w agregaty minerałow wtórnych, takich jak: albit (ew. oligoklaz), minerały z grupy epidotu, kalcyt, niekiedy kwarc.

Podobnie jak w skałach ultrazasadowych oliwin zwykle ulega serpentynizacji.

Uralityzacja - przeobrażenie piroksenu (augit, diallag) w mikrokrystaliczne włókniste agregaty minerałów z grupy hornblendy zwyczajnej. Uralit to pośrednie stadium przejściowe między piroksenem, a hornblendą.



Wyszukiwarka