Способ определения относительного возраста контактирующих биотит-, амфиболсодержащих магматических пород Советский патент 1990 года по МПК G01V8/00 G01V9/00 

Изобретение относится к прикладной минералогии, а именно к методам минералогического картирования биотит- и (или) амфиболсодержащих геологических тел, и может быть использовано для определения возрастной последовательности образования магматических и ультраметаморфических пород при геолого-съемочных работах любого масштаба и целевого назначения.

Цель изобретения - повышение достоверности при одновременном расширении функциональных возможностей способа.

Способ предназначен для определения временной последовательности образования широкой гаммы (от кислых и щелочных до ос новных) магматических либо ультраметаморфических биотит- и амфи- болсодержащих пород, имеющих между собой контакты нетектонк еского типа.

Промежуточные члены изоморфного ряда магнезиально-железис их слюд - биотиты, калышевые и щелочные амфиболы - являются породообразующими .минералами в большинстве кислых, средних, основных, щелочных и (реже) ультра- основных пород. Эти минералы обладают интенсивной окраской, хорошо заметной в петрографических шлифах толщиной 0,03 мм и варьирующей в достаточно широкой цветовой гамме. Экспериментально установлено, что основными типами оптически активных центров (ОАЦ) породообразующих биотитов и амфиболов, вызывающими селективное поглощение света в видимом спектральном диапазоне и вследствие этого обуславливающими их окраску, являются центры переноса заряда металл - металл ( FeJ f Fe2 - Ti4) и лиганд - металл (0J - , О2 -+ Ti4). Опытным путем на

ел 4

ел

1чЭ

со

основании количественных -колориметрических измерений доказано, что изменение количественных соотношений межд указанными ОАЦ определяет изменчивост окраски рассматриваемых групп минералов .

В лигандное окружение образующих ОАЦ катионов переходных металлов переменной валентности в структурах био титов и амфиболов входят группы ОН, которые при физико-химическом воздей- ствии на минерал сравнительно легко- (теряют водород. Обычно - в биотитах и амфиболах присутствуют в пропорциях определяемых кокретными условиями минералообразования, как ОН -группы, так и дегидроксилизированные анионы О2 . Экспериментально установлено, что изменение соотношения между группами ОН и дегидроксилизированного ионами 02 в структуре амфиболов и слюд сопровождается изменениями в системе ОАЦ этих минералов за счет валентных превращений.-, образующих их катионов переходных металлов. Эти изменения протекают в направлении, обеспечивающем сохранение локального баланса зарядов. Так, потеря водорода сопровождается окислением ионов железа и, соответственно, возрастанием роли ОАЦ с участием Fe3 за счет Fe -co- держащих центров. Указанный процесс перестройки системы ОАЦ может происходить практически без изменения валового химического состава, но од- позначно фиксируется по закономерным изменениям количественных параметров окраски минералов.

Факторами воздействия магматического очага на приконтактовые зоны выступают в первую очередь температура и особенно флюидный поток, характеризующийся строго определенными параметрами окислительно-восстановительного потенциала, кислотности-щелочности и т.д., генетически связанными с физико-химическими параметрами материнской магмы. Проникая в приконтактовые участки вмещающих пород, этот флюидный поток реагирует с минералами, вызывая их кристаллохими- ческую перестройку в соответствии с изменившимися условиями среды. Б силу рассмотренных выше особенностей строения такой перестройке наиболее легко подаются гидроксилсодержащие магнези- ально-железистые силикаты сложного состава - биотиты и амфиболы, что де

5

0

5

0

лает их наиболее чувствительными минералами-индикаторами контактовых воздействий даже при весьма близком химическом составе контактирующих пород.

Таким образом, физической основой способа я вляется фиксирование структурно-химических преобразований на уровне электронно-атомных систем ОАЦ индикаторных минералов приконтакто- вых участков более древних вмещающих под воздействием флюидного потока магматического очага. Эти преобразования выявляются по изменению окраски индикаторных минералов приконтактовых зон в сторону сближения их колориметрических параметров с колориметрическими параметрами соответствующих минералов более молодой породы.

Способ иллюстрируется примером.

Исследованы вскрытые в керне скважины в северо-западной части щита породы контактирующих массивов габ-г броидов интрузивного облика и дубо- вецких диоритов. Для установления относительного возраста этих интрузивных образований были изготовлены стандартные петрографические шлифы пород обоих типов из образцов, отобранных по обе стороны от контакта на удаление от него более 20 м (центральные части тел), в 2-2,5 м и непосредственно у контакта.

В шлифах под микроскопом выбирали неизменные зерна биотита (по 1 зерну в шлифе). От этих зерен на однолуче- вом автоматизированном микроспектрометре по точкам с шагом 5 нм получали поляризованный (Е с) спектр поглощения в диапазоне 380-775 нм. Далее из полученных значений коэффициентов поглощения рассчитывали колориметрические параметры исследованных образцов в системе XYZ.

Далее фигуративные точки исследованных образцов выносили на колориметрическую диаграмму в координатах цветности X, Y. Точки, соответствующих образцам биотита из центральных частей контактирующих пород, отмечены на диаграмме буквами А (габброиды), Б (диориты), Фигуративные точки биотита из приконтактной зоны дубовецких диоритов Бт (2 м от контакта) и. Бг (контакт) располагаются в непосредственной близости от точки Б, свидетельствуя об идентичности систем ОАЦ

всех трех образцов. Точки биотитои из отобранных на различном удалении от контакта образцов габброкдов занимают промежуточное положение между биотитом из центральной части тела габброидов и биотитами дубовецких диоритов (течка А1, 3 м от контакта) или попадают в область сосредоточения фигуративных точек биотитов из диоритов (А2, контакт). Следовательно, биотит из приконгактовой зоны габбороидов претерпевает изменение системы ОАЦ и, следовательно, окраски, приближаясь по ее количественным параметрами к биотитам дубовецких диоритов. Этот процесс происходит в результате воздействия потока флюидов, выделяющихся из магматического очага интрузии дубовецких диоритов в ранее образовавшиеся вмещающие породы. Таким образом, установленные на количественном уровне закономерные изменения окраски биотита позволяют сделать вывод о более молодом возрасте дубовецких диоритов по отношению к массиву габброидов.,

Как следует из примера, предлагаемый способ определения относительного возраста контактирующих магматических или ультраметаморфических пород расширяет функциональные возможности способа-прототипа, поскольку позволяет вовлекать з исследования недоступный для прототипа круг объектов вследствие возможности изучения образца пород, претерпевших контактное воздействие, значительного уменьшения по сравнению с прототипом требуемого для исследования количества вещества (20 кг и 50-1,00 г соответственно) и использования петрографических шлифов без дополнительного отбора проб на выделение монофракций, что в ряде случаев невозможно или требует больших дополнительных затрат (например, в случае изучения материалов бурения при отсутствии керьа скважин либо его недостаточном количестве для выделения монофракций).

л о р .м ула изобретения 1 . Способ определения относитель- ного возраста контактирующих биотит-, амфиболсодержащих магматических пород, включающий отбор образцов пород по обе стороны от контакта, приготовление петрографических шлифов и их минералогический анализ, отличаю-

Q щ и и с я -тем, что, с.целью повышения достоверности при одновременном расширении функциональных возможностей способа, дополнительно производят отбор проб с каждой стороны от контакта

5 в доне приконтактовых изменений и не менее двух образцов в неизменных породах массивов на различном удалении от контакта, в шлифах проводят спект- рометрирование экрана индикаторного

0 минерала в видимом диапазоне длин волн и определяют расчетным путем его колориметрические параметры, которые наносят на график в координатах цветности X, Y колориметрической систе5 мы 3JYZ, проводят тренданализ каждой их двух соответствующих разным сторонам контакта совокупности фигуративных точек и по отсутствию тренда в одной совокупности и его наличию в

o ДРУГС)й совокупности в сторону сближения с колориметрическими параметрами первой по мере приближения места отбора проб к контакту судят о более древнем возрасте породы, представленной второй совокупностью.

5 2. Способ поп.1, отличающийся тем, что в качестве индикаторного минерала используют биотит в биотитсодержащих породах, при этом спектрометрирование производят в поля- ризовсшном свете с ориентировкой вектора Е перпендикулярно кристаллографической оси С.

3. Способ по п.1, отличаю- . щ и и с я тем, что в качестве инди$ каторного минерала используют амфибол в безбиотитовых пород ах, при этом спектрометрирование проводят в поляризованном свете с ориентировкой вектора Е параллельно кристаллографической оси Ь.

0

ОАО

0,38

Вю г

ff,36

Изобретение относится к прикладной минералогии. Цель изобретения - повышение достоверности при одновременном расширении функциональных возможностей способа определения относительного возраста горных пород. Цель достигается использованием закономерностей изменения колориметрических параметров биотитов и амфиболов на контакте разновозрастных магматических либо ультраметаморфических пород. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

0,34 0,36 0.38 0.40 0,42