Томский государственный университет

Геолого-географический факультет

Кафедра петрографии
Курсовая работа
Вишневогорский массив
         Автор работы

       студент 281 группы

                                                                                  ___________ Островский Е.С.

“______”_________ 2010г.
Научный руководитель

                                                                                      __________ Бетхер О.В.

“______”_________ 2010г.
Томск 2010

                                                              

Содержание
1.     Введение…………………………………………………………….3

2.     Геологическое строение района……………………………………4

3.     Основные признаки оптической диагностики…………………….5

4.     Описание пород Вишневогорского массива……………………14

5.     Заключение…………………………………………………………18

6.     Список литературы………………………………………………...19






1. Введение

Одним из наиболее трудоемких и сложных элементов геологических исследований, независимо от характера и направления, является петрографическое изучение горных пород. Методика современной петрографии базируется на исследовании главных оптических свойств породообразующих минералов и пород под микроскопом. 

Объектом исследования являются породы Вишневогорского шелочного массива.

Цель данной, работы – определить данные в шлифе горную породу.  Для достижения цели были поставлены следующие задачи: используя методы оптического исследования минералов, определить оптические свойства  минералов,  а в конечном результате провести полное их описание и  дать название породы, а также изучить геологическое строение массива






2. Геологическое строение Вишневогорского щелочного массива

Вишневогорский щелочной массив — типичный представитель развития магматической серии сиенитов-миаскитов. В  настоящее время он изучен наиболее полно благодаря работе  коллектива геологов, выполнивших под руководством Б.М. Роненсона первую крупномасштабную геологическую съемку. Массив вытянут в меридиональном  направлении и занимает площадь около 180 км2. Главной его составной частью является  Центральное миаскитовое тело протяженностью около 25 км при максимальной ширине в 4 км. На западе от Центрального  массива отделяется довольно крупная седловидная залежь миаскитов, которая огибает замок антиклинали и выклинивается на востоке, расщепляясь на  несколько ветвей; в крыльях  залегают согласные пластовые и кососекущие дайки щелочных пород. Как показала детальная геологическая съемка, массив вскрыт на глубину около 7 км от апикальных до корневых  частей; глубина апикальной части интрузива в момент его  формирования составляла не менее 4,5 км, а корневые части  находились на глубине около 12 км .

Наиболее крупные интрузии миаскитов (Центральная и  Седловидная) залегают согласно с толщей метаморфических пород вишневогорской свиты, состоящей из ритмически чередующихся пластов гнейсов, кварцитов, амфиболитов, известково-силикатных пород с линзами мраморов. Миаскиты контактируют преимущественно с биотитовыми гнейсами. При этом в северной части Центрального интрузивного тела контакт на всем протяжении осложнен складками течения, секущими разрывными нарушениями и приконтактовыми зонами дробления. Подобные специфические  краевые структуры возникали при движении вязкого магматического миаскитового  расплава вдоль границы с жесткой вмещающей средой.






3.Основные признаки оптической диагностики минералов

Оптические свойства прозрачных минералов основаны на оптических явлениях, происходящих в тонких срезах, помещенных в оптическую систему поляризационного микроскопа. Рассмотрим особенности изучения минералов в не ориентируемых сечениях кристаллов (на плоском столике). Для этой цели используют обычные петрографические шлифы и иммерсионные препараты. В таких препаратах встречаются все возможные сечения кристаллов, отвечающие определенным сечениям индикатрисы, при помощи которой моделирует, и определяют оптические свойства минералов. Для диагностики минералов и описания их оптических свойств используют ориентированные сечения кристаллов, соответствующие главным сечениям индикатрисы, и сечения вдоль кристаллографических направлений. Только в указанных сечениях возможно установление главных свойств минералов, которые являются их константами [3].

     Методика исследования породообразующих минералов с помощью поляризационного микроскопа делится на три раздела:

1. Исследования при одном николе.

2. Исследования при скрещенных николях.

3.Исследования в сходящемся свете

3.1. Исследования при одном николе

При одном николе исследуют цвет, плеохроизм, форму, характер спайности, относительную величину показателей  преломления минералов, плеохроичные дворики, псевдоабсорцию, рудные минералы. Оптическая система микроскопа при этом предельно упрощается: выключены линзы Лазо, верхний николь и линза Бертрана, обычно полностью открыта диафрагма.

Изучение цвета и плеохроизма минералов

Среди минералов при изучении их в проходящем свете с выключенным анализатором различают зерна непрозрачные – не пропускают свет, поэтому всегда черные, полупрозрачные – часть света пропускает, часть поглощается и   прозрачные – полностью пропускающие свет. К первым относятся в основном рудные минералы. В шлифах они выглядят совершенно черными, и их детальное определение проводятся в отраженном свете по особой методике. Породообразующие минералы относятся ко второй группе; одни из них в шлифах под микроскопом совершенно бесцветны, другие - окрашены. Бесцветными кажутся минералы, поглощающие одинаково лучи с различной длиной волны. Окрашенными в шлифах выглядят минералы, которые лучи разных длин волн поглощают по-разному.

Многие окрашенные минералы, кристаллизующиеся  во всех сингониях кроме кубической, обладают плеохроизмом. Плеохроизмом называется свойство кристаллов изменять окраску в зависимости от направления световых колебаний, проходящих через них. Оно обусловлено различным характером поглощения световых лучей по разным направлениям в кристалле и проявляется при изучении окрашенных минералов.

Плоскость колебания световых лучей в поляризационном микроскопе всегда постоянна и соответствует положению плоскости колебаний поляризатора. Поворачивая столик микроскопа, мы тем самым меняем положения зерна относительно этой плоскости. При этом у минералов, обладающих плеохроизмом, наблюдается постепенное изменение окраски [3].

Изменение окраски может быть трех видов: цвет сохраняется, но меняется густота окраски (биотит); меняется цвет, а густота окраски сохраняется (гиперстен); меняется цвет  и меняется густота (роговая обманка). В изотропных минералах или в разрезах, перпендикулярных оптической оси анизотропных минералов, цвет и его интенсивность постоянны в любом направлении, они зависят только от абсорбционной способности минерала и толщины пластинки

Определение формы и размера зерен

Форма зерен минералов под микроскопом зависит от кристаллографических форм  минералов и положение среза минерала в шлифе. Среди форм зерен особенно следует различать идиоморфные (имеют хорошо ограненные кристаллы), гипидиоморфные (обладают собственной огранкой, однако имеют входящие углы) и ксеноморфные (не имеют огранки). Кроме того форма минералов выделяется по их морфологическим признакам: неправильные, изометричные (кварц), игольчатые (тремолит), призматические (роговая обманка), пластинчатые и листоватые (биотит, мусковит) и т.д.

Размер зерен оценивается очень просто. При грубой оценке можно пользоваться сравнением параметров зерен с диаметром поле зрения. Диаметр поле зрения определяется при помощи объект - микрометра. Объект – микрометр представляет собой линейку длиной 1 или 2 мм (в зависимости от модификации) с делениями 0,01 мм. Линейка вмонтирована в стеклянную пластинку, заключенную в металлическую  оправу. Сравнивая линейку объект – микрометра с диаметром окуляра, определяют диаметр поле зрения. Для точного определения размера зерен вставляют в тубус микроскопа окуляр с линейкой. Совмещая линейку объект микрометра  с линейкой окуляр - микрометра, находят цену деления шкалы последнего для данного объектива. При смене объектива цену деления окуляр микрометра измеряют вновь. Дальнейшее определение размера зерен заключается в прямом измерении размера нужного направления по шкале объект – микрометра [5].

Спайность

Спайность – свойство кристаллов раскалываться при ударе или давлении по определенным направлениям (чаще всего параллельно граням). В зернах минералов, обладающих спайностью, наблюдается система параллельных трещин, хорошо заметных под микроскопом. Они проявляются тем отчетливее, чем выше степень совершенства спайности. При микроскопическом изучении обычно различают минералы с совершенной и несовершенной спайностью. В зернах минералов, обладающих совершенной спайностью, наблюдаются тонкие, четкие трещины, протягивающиеся параллельно друг к другу в большинстве случаев через все зерно.

У минералов с несовершенной спайностью линии трещин чаще широкие или прерывистые, но иногда могут быть тонкими и извилистыми, не всегда строго параллельными. Однако единое направление трещин выдерживается достаточно отчетливо. Если минерал спайностью не обладает, то трещины либо отсутствуют совсем, либо неровные, извилистые и располагаются беспорядочно.

Для минералов, имеющих спайность в двух и более направлениях, один из диагностических признаков – величина угла между трещинами (угол спайности). При изучении под микроскопом спайности необходимо помнить, что, вследствие беспорядочного расположения зерен в породе, в шлифе она заметно не во всех сечениях одного и того же минерала. У минералов, обладающих спайностью в двух направления, гораздо чаще наблюдается разрезы с трещинами, проходящими только в одном направлении. Поэтому для правильной и полной характеристики спайности минерала надо обязательно посмотреть все его зерна в исследуемом шлифе [4].

Показатель преломления

Показатель преломления – один из важнейших диагностических признаков. Определение его, в зависимости от цели исследования, проводится разными методами с различной степенью точности, можно определить точно с помощью иммерсионных жидкостей и приблизительно по характерным признаком минерала. Наиболее простой и доступный способ определения показателя преломления минералов при изучении их с помощью поляризационного микроскопа – метод сравнения с показателями канадского бальзама, величина которого всегда постоянна (Nк.б=1,537). При этом наблюдают за линией Беке, рельефом и шагреневой поверхностью, по характеру которых  и определяют показатель преломления минерала. Если минерал имеет показатели близкие к канадскому бальзаму, то минерал линии ограничения не проявляет (кварц, нефелин, КПШ и др.). Чем больше показатель преломления отличается от показателя канадского бальзама, тем реже проявляется границы минералов. В минералах с очень высоким показателем линии ограничения являются грубыми (сфен, гранат).

Рельеф. Чем больше разница в показателях преломления рассматриваемого зерна и окружающих его других зерен, тем более рельефным (выпуклым или вогнутым) кажется зерно.

Рельефность зерен минерала или, как принято называть, высота рельефа, так же как и шагреневая поверхность, зависит от сравнительной величины показателя преломления и является мерой для его оценки. Рельеф может быть высокий, средний и низкий. Для того чтобы уяснить разницу между минералами с разной высотой, необходимо исследовать с этой целью некоторые из них по микроскоп.

Шагреневая поверхность наблюдается у минералов, резко отличающихся по величине показателя преломления от канадского бальзама. Шагреневость – это шероховатость, бугорчатость. В зависимости от разницы показателей преломлений минералов и канадского бальзама выделяют следующие виды шагрени: нет, слабая, ясная, отчетливая, резкая очень резкая. Шагреневая поверхность хорошо проявлена у таких минералов, как гранат, пироксен, амфибол, кальцит и др. Природа проявление шагрени связана с преломлением и полным и внутренним отражением световых лучей на границе не ровной поверхности минерала и канадского бальзама, которые отличаются показателями преломления.

Полоска Бекке. Для определения относительной величины показателя преломления используют явление полного внутреннего отражения, которое возникает на границе двух сред с разными показателями преломления.

Свет проходящий через из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, отклоняется от нормали к плоскости раздела на больший угол по сравнению с первоначальным. Начиная с некоторых (критических углов), свет претерпевает полное внутреннее отражение. Серия таких световых пучков создает дополнительную освещенность среды с большим показателем преломления вблизи границы раздела и наблюдается в виде очень узкой световой полоски, параллельной границе зерна минерала.

При поднятии  тубуса световая полоска перемещается в сторону среды с большим показателем преломления; при опускании тубуса, наоборот, - в сторону среды с меньшим показателем. Световая полоска является чутким индикатором, она отчетлива видна на границе двух сред, если показатели их преломления отличается,  хотя бы на 0,001 [3].

Псевдоабсорция

У некоторых бесцветных минералов (кальцита, мусковита) отмечается кажущееся изменение окраски от бесцветной до серой, изменение рельефа зерна, шагреневой поверхности, а также четкости проявления спайности и контуров минералов при вращении столика микроскопа. Особенно отчетлива псевдоабсорция у зерен в главном сечении оптической индикатрисы. Это явление характерно для минералов, у которых ng>>np [5].

3.2.  Исследования при скрещенных николях

В скрещенных николях производится дальнейшее изучение диагностических свойств минералов: интерференционную окраску, силу двойного лучепреломления, знак зоны, угол погасание и характер погасание минералов, схему плеохроизма.

Работу выполняют при включенном анализаторе. Перед началом работы  необходимо проверить скрещенность николей [3].   

Знак зоны

Многие зерна имеют отчетливо удлиненную форму, кристаллографические очертания (грани или спайность вдоль удлинения). На таких зернах определяют характер удлинения минерала, который служит диагностическим признаком. При положительном удлинении с удлинением кристалла совпадает большая ось индикатрисы Ng, при отрицательном совпадает меньшая ось индикатрисы Np.

При определении знака удлинения пользуются компенсатороми – кварцевой пластинки или кварцевым клином. Кварцевая пластинка служит для исследования кристаллов, имеющих величину двупреломления первого или второго порядков. При изучении характера удлинения у кристаллов с высоким двупреломлением (третьего и четвертого порядка) применяют кварцевый клин [5].

Угол погасания и характер погасания

Угол погасания – это угол между кристаллографическими элементами (трещинами, спайности, граями кристаллов) и осями индикатрисы (Ng, Nm, Np). Этот характер характеризует ориентировку оптического эллипсоида в кристаллах. Различают три типа углов погасания: прямой, косой и симметричный [5].

		тип погасания

прямое

косое

симметричное                                    закономерное           незакономерное

                                          

                                          двойниковое        зональное             облачное

                                                                                                      мозаичное

                                                                                   волнистое

                                  простое          сложное

полосчатые

решетчатые
3.3. Исследования в сходящемся свете

Коноскопический метод основан на использовании в системе микроскопа сходящегося в одной точке пучка света. В результате прохождения поляризованного сходящегося света через кристалл и анализатор изучаются интерференционные (коноскопические) фигуры минералов. Этот метод дает возможность определить осность минералов (одноосный, двуосный), оптический знак (положительный или отрицательный), приближенное значение угла оптических осей. Сходящийся свет получается при введения в оптическую систему микроскопа линзы Лазо или Бертрана[5].
    Определение осности минерала, оптического знака и величины угла оптических осей (2
V
)

Варианты коноскопических фигур:
 

Рис.1. интерференционная фигура одноосного кристалла (а), определение оптического знака (б, в) в разрезе, перпендикулярном к оптической оси [3].


Рис.2. Интерференционная фигура кристалла (а) и определение оптического знака (б, в) в разрезе, перпендикулярном к острой биссектрисе (стрелки указывают направление движения компенсатора).

Положение плоскости поляризации: А – анализатор, П – поляризатор; о.о. – оптическая ось, о.б – острая биссектриса [3].



Рис.3. Определение оптического знака в разрезе, перпендикулярном оптической оси (б) и величина угла 2V(в) [3].

4. Описание пород Вишневогорского массива

Шлифы 1а, 1б, 2, 4  представлены  Сиенитом - плутоническая порода среднего состава умеренно-щелочного ряда из семейства сиенитов, сложенная плагиоклазом(35%), калиевым полевым шпатом(40%)  и  темноцветными минералами: биотитом (10%) , и рудными минералами (10%)  с примесью Сфена и клинопироксенов.





Плагиоклаз в данных шлифах представлен прямоугольными, вытянутыми зернами. Характерно полисинтетическое двойникование. Сингония триклинная. При одном николе плагиоклаз бесцветен. При скрещенных николях цвет серый. Показатель преломления Ng – 1,525. Показатели двупреломления Ng -Np – 0.009.  Размер зерен от 0,5 мм до  5мм

Калиевый полевой шпат представлен в шлифах прямоугольными  вытянутыми, бесцветными зернами, которые имеют коэффициент преломления ниже, чем у канадского бальзама. Они обладают совершенной спайностью. Имеет простые двойники. Размеры зерен от 0.5мм до 3мм. В скрещенных николях минерал имеет серую наивысшую интерференционную окраску.  Величина двупреломления=0.007.

Биотит в шлифах представлен пластинчатыми выделениями, вытянутые листочки. Минерал обладает средним положительным рельефом.  Коэффициент преломления ≈1,65-1,6. У него четко видна весьма совершенная спайность вдоль ровных граней. Размеры зерен  от 0,5мм до 2,5мм.  При повороте столика микроскопа был отмечен четкий плеохроизм от бледно – желтой до темно-желтой окраски.

В скрещенных николях  наивысшая  интерференционная  окраска красная третьего порядка, что соответствует величине ng – np=0,056/ Минерал имеет прямое  погасание. Знак зоны положительный.  При исследовании в сходящемся свете было выяснено, что минерал является одноосным отрицательным.

Сфен в шлифах представлен редкими выделениями сероватого цвета, размером. У минерала развита отчетливая спайность в виде тонких параллельных полосок – трещин. Ромбовидные, клиновидные формы ограничения, также характерен перламутровый (бледно-розовый) оттенок, простые двойники. Рельеф  минерала  очень высокий, так как имеет высокие показатели преломления и двупреломления (0,160).

Моноклинные пироксены в данных шлифах представлены неправильными зёрнами. Их размеры изменяются от 0,3 до 2, мм. Хорошо видна спайность. Зерна бесцветные или слабо зеленоватые. Показатель преломления 1,74. Заметно плеохроирует, угол погасания составляет от 10 до 36°. Величина двупреломления Ng – Np составляет, приблизительно 0.032.

Шлифы  3а, 3б, 8, 9,10 представлены Миаскитом - плутоническая горная порода среднего состава щелочного ряда, разновидность сиенита, соложеная калиевым полевым шпатом (до 30%), нефелином (до 30 %), роговой обманкой (до 20 %), Плагиоклазом (до 30 %), %)  с примесью Сфена и клинопироксенов.





Плагиоклаз в данных шлифах представлен прямоугольными, вытянутыми зернами. Характерно полисинтетическое двойникование. Сингония триклинная. При одном николе плагиоклаз бесцветен. При скрещенных николях цвет серый. Показатель преломления Ng – 1,525. Показатели двупреломления Ng -Np – 0.009.  Размер зерен от 0,5 мм до  5мм

Калиевый полевой шпат представлен в шлифах прямоугольными  вытянутыми, бесцветными зернами, которые имеют коэффициент преломления ниже, чем у канадского бальзама. Они обладают совершенной спайностью. Имеет простые двойники. Размеры зерен от 0.5мм до 3мм. В скрещенных николях минерал имеет серую наивысшую интерференционную окраску.  Величина двупреломления=0.007.

Нефелин в данных шлифах наблюдается в виде бесцветных изометричных зерен, а также в виде зерен неправильной формы. Его показатели очень близки к показателю преломления канадского бальзама. Сила двойного лучепреломления нефелина мала (0,005), поэтому имеет не высокий рельеф. Интерференционная окраска – темно – серая, серая первого порядка, погасание прямое, знак зоны – отрицательный. Нефелин одноосный, поэтому в коноскопе наблюдается фигура в виде креста. Оптический знак отрицательный. Размер зерен до 5 мм

Роговая обманка представлена в шлифах прямоугольными, вытянутыми зернами. При одном николе имеет зеленый цвет, при вращении столика заметно плеохраирует от бледно-зеленого до темно-зеленого цвета. В скрещенных николях цвет ярко зеленый, показатель двуприломления Ng-Np - 0.026. Размер зерен от 1 до 15мм.

Сфен в шлифах представлен редкими выделениями сероватого цвета, размером. У минерала развита отчетливая спайность в виде тонких параллельных полосок – трещин. Ромбовидные, клиновидные формы ограничения, также характерен перламутровый (бледно-розовый) оттенок, простые двойники. Рельеф  минерала  очень высокий, так как имеет высокие показатели преломления и двупреломления (0,160).

Моноклинные пироксены в данных шлифах представлены неправильными зёрнами. Их размеры изменяются от 0,3 до 2, мм. Хорошо видна спайность. Зерна бесцветные или слабо зеленоватые. Показатель преломления 1,74. Заметно плеохроирует, угол погасания составляет от 10 до 36°. Величина двупреломления Ng – Np составляет, приблизительно 0.032.



5. Заключение

В ходе данной работы все поставленные задачи были достигнуты. Оптические свойства минералов внимательно изучены и все минералы определены.  При изучении геологического строения массива было выяснено, что большая часть Виневогорского массива сложена сиенитами и миаскитами. Таким образом, можно точно предположить, что данная порода в шлифе по степени насыщенности щелочами относительно содержания SiO2 и Al2O3 относится щелочному ряду. Главными минералами является КПШ, Плагиоклаз, роговая обманка, нефелин, биотит.  Также характерно присутствие акцессорных минералов.   




Список литературы

1.     Миловский А.В. Минералогия и петрография: Учебник для техникумов. -5-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1985. 432с. 

2.     Князев В.С., Кононова И.Б. Руководства к лабораторным занятиям по общей петрографии: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра,1991. – 128с.

3.     Оникиенко С.К. Методика исследования породообразующих минералов в прозрачных шлифах:   Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра,1971. – 128с.

4.     Сазонов А.М. Лабораторный практикум по петрографическим методам исследования: Учеб. пособие. Красноярск: Изд-во Краснояр. университета, 1990. – 184с.

5.     Чернышов А.И. Ультрамафиты (пластическое течение, структурная и петроструктурная неоднородность): Учебное пособие. – Томск: Чародей, 2001. – 214 с.