Порядок виконання роботи

Вивчити теоретичний матеріал, ознайомитись з колекцією метаморфічних порід. Навчитись описувати та визначати різні типи метаморфічних порід відповідно до класифікації та фаціальних умов.

Описування метаморфічних порід проводиться за схемою для осадочних порід: 1) назва; 2) забарвлення; структура і текстура породи; 3) мінеральний склад; 4) включення і вкраплення; 5) тип метаморфізму і 6) назва вихідної породи.

Контрольні питання

1 Що Ви розумієте під терміном “метаморфізм”?

2 Які гірські породи називаються метаморфічними?

3 Які головні фактори обумовлюють метаморфізм?

4 Які мінерали входять до складу метаморфічних порід?

5 Які типи структур і текстур характерні для метаморфічних порід?

6 Які типи метаморфізму Ви знаєте?

7 Які зони регіонального метаморфізму і метаморфічних фацій Ви знаєте?

8 Охарактеризуйте породи локального і регіонального метаморфізму.

9 Практичне значення метаморфічних гірських порід.

Лабораторна робота № 13 породоутворюючі мінерали метаморфічних гірських порід

Мета роботи: вивчення головних мінералів, які входять до складу метаморфічних гірських порід

Завдання роботи:

- знати головні породоутворюючі мінерали метаморфічних порід;

- знати мінеральний склад, структури і текстури метаморфічних порід;

- вміти за оптичною характеристикою визначати мінерали у метаморфічних породах.

Теоретичні положення Група гранату

За кристасталічною структурою гранати відносяться до групи острівних силікатів, які утворюють декілька ізоморфних рядів. Кристалізуються гранати в кубічній сингонії, їх кристали мають характерну форму - тетрагонтриоктаедри, ромбододекаедри або комбінації цих форм. Мінерали цієї групи мають подібні фізичні властивості: склянний блиск, відсутність спайності, висока твердість (6,5-7,5), велика густина - 3,15 - 4,3 г/см³. Макроскопічно найбільш поширені гранати розрізняють в основному за кольором, який відображає особливості хімічного складу мінералів.

Таблиця 13.1 - Характеристика мінералів групи гранатів

Мінерал	Хімічна формула	Колір у зразку
Піроп	Mg3AL2[SiO4]3	Червоний, темно-червоний
Альмандин	Fe3AL2[SiO4]3	Буро-червоний, рожево-жовтий
Спесартин	Mn3AL2[SiO4]3	Рожевий, жовто-бурий
Гросуляр	Ca3AL2[SiO4]3	Від безкольорового до коричнево-бурого, частіше блідо-зеленого
Анрадит	Ca3Fe2[SiO4]3	Від зелено-жовтого до чорного, частіше буро-червоного
Уваровіт	Ca3Cr2[SiO4]3	Смарагдово-зелений

Як відмічалось, гранати утворюють ізоморфні ряди, проміжні члени яких трапляються частіше, ніж крайні.

Під мікроскопом у прозорих шліфах гранати безкольорові або слабозабарвлені в жовтуватий або рожевий колір. Зерна мають круглу ізометричну або неправильну форму, інколи ідіоморфні у вигляді правильних шести- або восьмикутників.

Показники заломлення гранатів набагато вищі від величини показника заломлення канадського бальзаму, тому зерна цих мінералів мають різко виражений рельєф і шагреневу поверхню.

Як кристали кубічної сингонії, гранати оптично ізотропні, але кальцієві різновиди нерідко володіють помітним подвійним променезаломленням (до 0,012) і навіть полісинтетичною двійниковою будовою (зональне погасання).

Вивчення гранатів у шліфах зазвичай не викликає труднощів, але більш точна діагностика - встановлення складу, потребує детального його вивчення, і в першу чергу, визначення величини показника заломлення.

Установлена чітка залежність між хімічним складом гранатів і значенням n, а також такими параметрами як їх густина (табл.2).

Таблиця 13.2 - Оптична характеристика мінералів групи гранатів

Мінерал	Показник заломлення	Густина, г/см3	Забарвлення у шліфі
Піроп	1,714	3,58	Рожевий, червонуватий
Альмандин	1,830	4,32	Прозорий, рожевий
Спесартин	1,800	4,19	Буруватий
Гросуляр	1,734	3,59	Безкольоровий
Анрадит	1,887	3,86	Жовтуватий, безкольоровий
Уваровіт	1,860	3,90	Зелений

Знання хімічного складу гранатів необхідно при вирішенні генетичних питань - визначення точних величин температури і тиску у зонах метаморфізму.

Зерна гранатів часто вміщають численні включення мінералів, які входять разом з ним до складу породи - кварц, біотит, польові шпати, рудні мінерали і т.д. При руйнуванні гранати заміщаються хлоритом, карбонатами, рідше біотитом і деякими іншими мінералами.

Мінерали групи гранатів як породоутворюючі характерні для різних метаморфічних порід: кристалосланців, гнейсів, скарнів та ін. У складі магматичних порід вони належать до другорядних компонентів, але досить часто трапляються гранатовміщувальні граніти і пегматити.

Силіманіт - Al[AlSiO₃] - високотемпературний мінерал, який дуже часто зустрічається в породах контактового і регіонального метаморфізму (роговиках, кристалосланцях, гнейсах та ін.). Макроскопічно визначається важко, оскільки утворює окремі дрібні і тонкі кристали, або щільні зростки субпаралельно орієнтованих кристалів. Під мікроскопом діагностується досить легко.

Силіманіт кристалізується в ромбічній сингонії, у прозорих шліфах безкольоровий. Зерна його ідіоморфні і мають в одному січенні довгу призматичну або навіть голкувату форму, в іншому - ромбовидну, близьку до квадратної. Для мінералу характерна досконала спайність в одному напрямку. Тріщини спайності проходять вздовж довгого боку зерен паралельно до граней призми. Показники заломлення коливаються від 1, 654-1,660(n_p) до 1,6730-1,683 (n_g), сила подвійного променезаломлення невисока (0,020-0,022), погасання рівномірне, пряме, видовження завжди додатнє (cNg=0⁰), кут оптичних осей 2V додатній і невеликий (20-30⁰).

Зрости тонких волокнистих кристалів силіманіту називаються фібролітом. У шліфах такі агрегати мають сіруватий колір (високий рельєф завдяки значному показнику заломлення). При руйнуванні силіманіт спочатку по тріщинах спайності, а потім по всьому зерну заміщується серицитом і глинистими мінералами.

Дістен (кіаніт) - Al₂[SiO₄]O - типовий мінерал кристалічних сланців і деяких інших, менше поширених, метаморфічних порід. Зустрічається у природі у вигляді довгих плоских кристалів, блакитного, синього, інколи білого або сірого кольору; має спайність у двох напрямках. Характерною особливістю є значна різниця у твердості: вздовж довгого боку кристалів 4-5, а в перпендикулярному напрямку - 7.

У шліфах дістен безколірний або слабкозабарвлений у блакитний колір, але без плеохроїзму, трапляється часто у вигляді ідіоморфних зерен - призматичних або таблитчастих. Крім тріщин спайності по першому (100) і другому (010) пінакоїдах, які проходять під кутом близько до 90⁰, у нього спостерігається віддільність по третьому пінакоїду (001). Дістен кристалізується у триклінній сингонії, показники заломлення - n_g=1,727-1,734, n_m=1,721-1,723, n_p=1,712-1,718, сила подвійного променезаломлення невисока - =0,012 - 0,016; мінерал двохосний, оптично від'ємний, кут 2V- великий (80-83⁰). Характер погасання і знак видовження у різних розрізах різний. У січеннях з найбільш досконалою спайністю погасання майже пряме (0-3⁰) і видовження додатнє, а там, де спайність трохи гірша, кут погасання складає 27-37⁰ і видовження від'ємне.

У дістена часто спостерігаються двійники - прості і полісентитичні з включенням різних мінералів.

Андалузит - Al₂[SiO₄]O - характерний для порід контактового і регіонального метаморфізму, що утворилися з піщано-глинистих (роговики, вторинні кварцити, слюдисті сланці та інші). Макроскопічно в зразках мінерал визначається важко, так як вміщається у породах у вигляді дрібних кристалів.

Великі кристали трапляються дуже рідко.

Кристалізується андалузит у кубічній сингонії, утворюючи короткостовпчаті кристали з добре розвинутими гранями ромбічної призми. У повздовжніх січеннях ідіоморфні зерна мають вид видовженого прямокутника, а в поперечних - ромба, близького до квадрата з чіткими тріщинами спайності під кутом 89⁰.

Оптичні властивості андалузиту такі: у шліфах мінерал безкольоровий або слабо і нерівномірно забарвлений у рожевий або зеленуватий колір і має плеохроїзм від блідо-рожевого (по Np) до блідо-зеленого або майже безкольорового по (Ng); величина показників заломлення і сили подвійного променезаломлення змінюється залежно від домішок Fe⁺³ і Mn⁺³ n_g=1,638-1,650, n_m=1,633-1,644, n_p=1,629-1,640, =0,09 - 0,011; кут оптичних осей дорівнює 80-85⁰, оптичний знак від'ємний; погасання пряме, у січеннях паралельних граням призми зі спайністю в одному напрямку, видовження від'ємне.

Під мікроскопом можна спостерігати різновидність андалузиту - хіастоліт, що включає багато непрозорих вуглистих частинок.

Андалузит належить до стійких мінералів, має високу твердість (7,5 за шкалою Мооса), досить високу густину - 3,16 - 3,20 г/см³, при хімічних змінах заміщається серицитом.

Ставроліт. Мінерал відноситься до силікатів. Його хімічний склад FeAl₄x[SiO₄]₂O₂(OH)₂. Завдяки ізоморфним заміщенням Fe⁺² і Mg, Fe⁺³ і Al та ін., забарвлення у ставроліту змінюється від темного червоно-бурого до світлого, жовто-бурого і буровато-чорного. Зміни у хімічному складі впливають на оптичні властивості особливо на величини показників заломлення. Кристалізується ставроліт у ромбічній сингонії, утворюючи стовпчасті короткопризматичні кристали, які часто зростаються у хрестоподібні двійники.

У шліфах ставроліт має форму зерен призматичної, ромбовидної, рідше шестикутної форми. Трапляється мінерал і у вигляді неправильних зерен. Спайність ставроліта недосконала в одному напрямку і через те більшість січень не спостерігається зовсім. Мінерал відноситься до забарвлених, плеохроює від оранжево- або золотисто-жовтого (по Ng) до блідо-жовтого, майже безкольорового (по Np).

В зернах спостерігається чіткий рельєф і шагренева поверхня (n_g=1,743-1,762, n_m=1,735-1,738, n_p=1,734-1,752). Сила подвійного променезаломлення невисока - =0,009 - 0,016 (інтерференційне забарвлення до жовтого першого порядку). Як правило, ставроліт містить велику кількість різних включень (кварц, гранат, рутил, рудний мінерал і ін.).

Ставроліт типовий мінерал кристалічних сланців, зустрічається разом з гранатом, дістеном, силіманітом, кварцем, мусковітом і деякими іншими мінералами. Як правило, розмір зерен ставроліту у декілька разів крупніший від інших мінералів.

Кордієрит. За кристалохімічними особливостями мінерал відноситься до острівних силікатів кільцевої структури. Його хімічний склад виражається формулою (Mg, Fe)₂Al₃[Si₅AlO₁₈].

У шліфах кордієрит безкольоровий, але якщо вміщає включення, наприклад, циркон, то навколо них спостерігаються лимонно-жовті плеохроїчні ореоли.

Зерна мінералу переважно неправильної форми, спайність спостерігається рідко і має вид декількох перерваних тріщин на все зерно.

Оптичні константи кордієриту коливаються, що пов"язано зі зміною його хімічного складу n_g=1,527-1,578, n_m=1,524-1,574, n_p=1,522-1,558; =0,005-0,018, кут оптичних осей сильно коливається за величиною і знаком (від 39⁰ до +76-90⁰). Така зміна оптичних властивостей дуже ускладнює його мікроскопічні визначення, через те для точної діагностики приходиться використовувати ренгеноструктурний аналіз.

Інколи визначення кордієриту полегшується наявністю продуктів зміни - хлориту, серициту, тальку. Такі змінені кордієрити називають пінітами.

Кордієрит - типовий мінерал високоглиноземних (багатих на Al₂O₃) метаморфічних порід - кристалічних сланців, гнейсів, гранулітів.

Кальцит - CaCO₃ - відноситься до групи карбонатів. У магматичних породах він найчастіше - епімагматичний, так як утворюється в процесі зміни моноклінних піроксенів, рогової обанки, основних плагіоклазів, заповнюючи пустоти і тріщини в ефузивних породах. Значну роль він виконує в метаморфічних породах, інколи складаючи їх повністю (мармури, скарни та ін.).

Макроскопічно у зразках породи він легко визначається за характерною реакцією з 10% HCl, коли виділяється вуглекислий газ (CO₂), порода шипить. Кальцит має світле, блакитне забарвлення, добре помітну досконалу спайність по гранях ромбоедра.

Кальцит коисталізується у тригональній сингонії. Добре огранені кристали зустрічаються у тріщинах, пустотах, а в породах мінерал зазвичай спостерігається у вигляді зерен неправильної форми, близької до ізометричної. У шліфах кальцит безкольоровий, форма зерен неправильна "лапкоподібна", у дрібних зернах розміром менших 0,1 мм тріщини спайності в одному, двох або трьох напрямках. Характерна особливість кальциту, як і інших мінералів цієї групи висока сила подвійного променезаломлення (n_o-n_e=0,172), якій відповідає інтерференційне забарвлення - біле вищого порядку (перламутрове).

Кальцит оптично одноосний, від"ємний, показник заломлення - n_o=1,658, n_e= 1,486. Звичайному променю відповідає чіткий додатній рельєф і шагренева поверхня(n_minn_kб), а незвичайному, велечина якого менше - слабкий, від"ємний рельєф і слабо виражена шагрень. Це служить причиною явища, яке називається псевдоабсорбцією і має подібність з плеохроїзмом. У великих зернах кальциту часто спостерігаються полісентетичні смугасті двійники.