Вторичные изменения слюды

2

РЕФЕРАТ

Вторичные изменения слюды

Содержание

Введение

1. Особенности строения и свойства слюд

2. Стадия диагенеза слюд

3. Стадия катагенеза слюд

4. Стадия метагенеза слюд

Заключение

Приложение

Список литературы

Введение

Среди силикатов, особое значение имеют полевые шпаты и слюды, составляющие более 50% массы минералов земной коры и около 30% массы минералов осадочных пород. В данной работе рассматриваются вторичные изменения слюд.

Целью является: описание стадиального преобразования слюд, в частности мусковита и биотита.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- Выявить особенности строения и свойства слюд

- Охарактеризовать стадию диагенеза слюд

- Описать стадию катагенеза слюд

- Описать стадию метегенеза слюд

1. Особенности строения и свойства слюд

Слюды являются типичными представителями силикатов со слоистой структурой. Основой строения этой структуры являются два элемента: кремнекислородные тетраэдры и алюмогидроксильные октаэдры. Каждый из них, соединяясь с однотипными элементами, создает свои элементарные слои-сетки: триоктаэдрические и диоктаэдрические, обусловленные параллельным расположением.

Если октаэдрические позиции заняты только или в подавляющем большинстве трехвалентными катионами Al, Fe⁺³, Cr и др., то могут быть заняты лишь две позиции, такие минералы называются диоктаэдрическими. Если октаэдрические позиции заняты преимущественно Fe, Mg, Zn, Ni, Cu, Mn, и другими двухвалентными катионами, то вместо двух трехвалентных атомов в них могут быть фиксированы тремя атомами, что позволяет такие минералы называть триоктаэдрическими. Резкой границы между диоктаэдрическими и триоктаэдрическими минералами нет, но есть постепенный переход при широком изоморфизме.

Наиболее распространенным представителем диоктаэдрических слюд является мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂, так как октаэдрические места в решетке заняты двумя катионами Al ⁺³ (или его аналогов). Он встречается как в самых низкотемпературных, так и в высокотемпературных метаморфических породах, главным образом метапелитах. Повышенное суммарное содержание железа и магния является качественным показателем повышенных давлений при метаморфизме. Характерный минерал фтористого метосоматоза - образуется за счет полевых шпатов, андалузита, кордиерита. (см.прил. рис.1)

К типичной триоктаэдрической слюде относится биотит K (Mg, Fe)₃[Si₃A1О₁₀] [OH, F]₂, формирующийся в широком диапазоне химических и термодинамических условий, входит в состав разнообразных гнейсов и кристаллических сланцев, а также метасоматических образований, является составной частью контактовых роговиков. Состав биотита контролируется, главным образом, химическим составом породы (красновато-бурый- Ti, зеленый-Fe⁺³, черный - Fe⁺², Fe⁺³ ) и, в меньшей степени, условиями метаморфизма. Наиболее индикаторной является тенденция увеличения содержания титана в биотите по мере роста температуры метаморфизма. Существует непрерывный ряд биотита - флогопит, условная граница между ними отвечает соотношением Mg: Fe<2:1

Благодаря изоморфизму мусковита, К замещается Na, Rb, Cs, Ba, Al - V,Mg,Fe,Mn, Li,Cr,Ti, в нем всегда содержатся небольшие количества магния и железа, а в биотите K замещается Na, Fe₂₊ - Mn, и Al - Li.

По своим физическим свойствам и морфологии слюды очень близки между собой. Они кристаллизуются в моноклинной сингонии, образуют пластичные и таблитчатые агрегаты, каждая табличка которых имеет гексагональный облик.

2. Стадия диагенеза

Слюды широко распространены в природе; как породообразующие они входят в состав многих изверженных пород и кристаллических сланцев, участвуют также в формировании осадочных толщ. В последних слюды - обломочные или аутигенные.

Слюды обломочного происхождения чаще всего мусковит, реже биотит встречается в песках, песчаниках, аркозах и грауваках, благодаря устойчивости к химическому воздействию. Биотит широко распространен в составе терригенных примесей многих осадков и осадочных пород. Находясь в пелитовой фракции, они обладают большой податливостью к всевозможным трансформациям, начиная от ранних этапов диагенеза.

Стадиальные преобразования биотита (по мере усиления степени эпигенеза - от начального к глубинному) в песчаниках и алевролитах начинаются с изменения большей части листочек и чешуек биотита, присутствующих в породе. Листочки биотита при гидратации и окислении сначала буреют, приобретают веерообразные, гармошковидные, червеобразные формы или структуры «столбики монет». Расщепляются вдоль спайности, а при дальнейшем разложении в зоне гипергенеза нередко полностью или частично обесцвечиваются в связи с удалением железа; постепенно теряют щелочи, давая переходы через гидрослюды и вермикулиты в каолинит. В возникающем гидробиотите обычно остаются лишь реликты исходного минерала в виде волокон или чрезвычайно тонких пластинок, большая часть первичного биотита преобразуется в гидрослюду и вермикулит. Гидратизация иногда сопровождается выделением тонких иголочек рутила.

Подобный характер изменений в зоне седиментации имеют и мусковит-парагонитовые и литиевые слюды. Факторами их разложения являются не только химические процессы (влияние кислорода, воды, главным образом органических кислот и др.), но и механическое истирание, приводящее к разрушению кристаллических решеток. Биотиты со значительным содержанием титана в зоне выветривания (или еще в гипогенных условиях) нередко замещаются непрозрачным (в отраженном свете ватовидным или фарфоровидным) лейкоксеном.

Наряду с гидратизацией происходит замещение пластинок биотита и частично гидратированного биотита агрегатом дисперсных и тонких чешуек глинистого вещества, нередко с сохранением исходных форм замещаемой пластинки. Если биотита в породе изначально было много (такое наблюдается обычно в возникших за счет разрушения гранитов аркозовых песчаниках), то его преобразования приводят к возникновению аутигенного пленочного или даже порового гидрослюдисто-хлоритового цемента.

Процессы аутигенного слюдообразования усиливаются от неизменных осадочных толщ - к слабо регионально метаморфизованным (некоторые слюдистые песчаники, аргиллиты, филлиты и др.) и к настоящим осадочно-метаморфическим породам.

3. Стадия катагенеза

Дальнейшее изменение осадочных пород под влиянием повышенных давлений и температур в присутствии подземных вод и поровых растворов называют катагенезом.

По своей природе процесс катагенеза неорганический - физико-химический и физико-механический. В эту стадию происходит уплотнение пород, отжим воды и различные процессы минералообразования. Проявляется повсеместно в осадочном чехле платформ, передовых прогибах и верхнем ярусе геосинклиналей. Мощность осадочных пород различна - от первых сотен метров до 2-4км. Катагенетические изменения происходят при температуре от 50 до 150-200⁰С и одностороннем давлении от 100-200 до 700-800 атм.

Поскольку сопутствующими минералами слюд являются полевые шпаты, кварц, авгит, роговая обманка и некоторые другие в процессе катагенетических преобразований, взаимно влияют друг на друга. Преобразование обломков связано с неустойчивостью различных минералов во все более изменяющихся термодинамических условиях пласта. Разнообразные изменения обусловлены внутрислойным растворением, замещением, регенерацией, пластичной деформацией, спаиванием и растворением под давлением.

Мусковит отличается большой устойчивостью и при гидратации в торцах пластинок расщепляется и местами переходит в каолинит. Особенно интенсивно эти процессы проявлены в песчаниках и алевролитах. Биотит - напротив, неустойчивый минерал и подвергается различным изменениям. На стадии катагенеза биотит разбухает, расщепляется на волокна попакетно преобразуется в разнообразные комбинации глинистых минералов, нередко между пакетами концентрируется скопления лейкоксена, окислов железа, карбонатов, реже опала. По мере усиления катагенетических преобразований ускоряются процессы хлоритизации +гидрослюдизации биотитов.

В породах с кальциевым цементом наблюдается расчленение биотита на волокна и замещение кальцитом по спайности. В породах со вторичным цементом отмечается незначительное замещение полевых шпатов и мусковита - хлоритом. Пластинки слюд испытывают пластичную деформацию и нередко выдавливаются в поры, принимая ксеноморфные очертания. Биотит и гидрослюды, на стадии катагенеза, ускоряют процесс растворения кварца и полевых шпатов, если оказываются на контакте между ними. По мнению Копеллиовича А.В. и Коссовской А.Г., это обусловлено высокой щелочностью растворов в связи с выносом калия. Образующаяся при этом сильная K₂CO₃ быстро растворяет SiO₂ на участках с повышенным Ph, откуда они мигрируют в участки с пониженным Ph, где и откладывается. Такое растворение под давлением обуславливает возникновение микростиллолитов между зернами.

4. Стадия метагенеза

Глубокие структурные и минералогические изменения осадочных пород в нижней части стратисферы, по своему характеру близкие начальным стадиям регионального метаморфизма называют метагенезом.

По своей природе процесс метагенеза физико-химический и происходит при температуре 250-300⁰С, давлении 1300-2000 атм. И глубина от 5-6 до 15-20 км. В стадию метегенеза широко развиты процессы растворения и регенерации под давлением основных породообразующих минералов. Структуры осадочных пород претерпевают изменения, появляются сланцеватые, мозаично-регенерационные, микростилолитовые и другие структуры, текстуры остаются без существенных изменений.

При глубоких метагенетических изменениях, биотит практически полностью разрушается, переходит в пакеты мусковита и хлорита и в мусковит. На его месте остаются реликты в виде темных, полупрозрачных скоплений рудного (железисто-титанистого) тонкодисперсного вещества, иногда с кристалликами сидерита, иногда вместе с анатазом или мельчайшими игольчатыми новообразованиями рутила.

В процессе прогрессивно усиливающихся постдиагенетических преобразований обломочный биотит в конечном итоге исчезает. Его разрушение (или сохранение в ничтожных по размерам реликтах) считается одним из диагенетических признаков стадии глубокого (позднего) метагенеза.

Интересно, что при дальнейшем вхождении породы во все более напряженные термодинамические условия на вполне определенной ступени метаморфизма (в конце зеленосланцевой стадии) вновь воссоздается биотит. Но этот минерал обладает уже совсем иными типоморфными свойствами по сравнению с прежним.

Метаморфогенный биотит отличен, прежде всего, своими структурными взаимоотношениями с соседними минеральными частицами. Он образует вростки в края кристаллов полевого шпата или кварца - элементы лепидобластовой структуры. Отличается ярким, обычно коричневато-бурым цветом, очень контрастным плеохроизмом и главное «свежестью» своего облика, благодаря отсутствию признаков замещения его теми аутигенными образованиями, о которых было высказано выше.

Следует добавить, что на трансформацию слюд на предметаморфических стадиях литогенеза большое влияние оказывает генетическая принадлежность той породы, в которой эти слюды находятся. Генезисом обуславливаются исходный состав глинистого минерала и состав, а также структура той среды, в которой он находится. Последние способны существенно ускорить либо замедлить темпы трансформаций. Например, в песчаных отложениях, где на межзерновых контактах под влиянием неравномерно распределенных давлений возникает активная реакционноспособная среда, глинистое вещество трансформируется гораздо

Заключение

Самые распространенные виды слюд - мусковит и биотит, семейство широко распространенных породообразующих минералов, имеющих важное промышленное значение. Поскольку слюдяные продукты являются концентраторами редких щелочных металлов, содержание которых может достигать целых процентов, то возникла проблема поиска путей получения Li, Rb и Cs, из слюдяных продуктов, используя особенности слюд и характер вхождения редких щелочных металлов в межслоевое пространство. В связи с этим возникла необходимость изучения стадийного преобразования пород, а именно слюд.

Список литературы

1. Казанский Ю.П., Перозио Г.Н. Постседиментационные преобразования осадочных пород Сибири «Наука»-1967

2. Логвиненко Н.В. Постдиагенетические изменения осадочных пород, «Наука», Л-1968

3. Логвиненко Н.В. Петрография осадочных пород

4. М.-1984

5. Рухин Л.Б. Справочное руководство по петрографии осадочных пород Л-1958

6. Фролов В.Т. Литология, МГУ-1992

7. Япаскурт О.В. Предметаморфические изменения осадочных пород в стратисфере