авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Количественная характеристика и петрогенетическая интерпретация структуры гранитов салминского массива (карелия)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПЕТРОВ Дмитрий Анатольевич

Количественная характеристика и петрогенетическая интерпретация структуры гранитов Салминского массива (Карелия)

Специальность 25.00.04 Петрология, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург

2008

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук,

член-корреспондент РАН

Юрий Борисович Марин

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук

Римма Львовна Бродская

доктор геолого-минералогических наук

Семен Матвеевич Бескин

Ведущее предприятие - Институт геологии Карельского НЦ РАН

Защита диссертации состоится 17 ноября в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.224.04 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета).

Автореферат разослан ___ октября 2008 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета,

доцент Ю.Л. Гульбин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Несмотря на длительную историю изучения крупных гетерогенных плутонов, в том числе, содержащих граниты рапакиви, остаются вопросы, связанные с выделением и типизацией пород отдельных интрузивных фаз и комплексов. Примером таких плутонов может служить Салминский массив в южной Карелии, с которым связана редкометалльная минерализация. Анализ результатов многочисленных исследований Салминского массива показывает необходимость выработки объективных петрографических критериев, позволяющих уверенно типизировать разновидности гранитов, а также характер и степень их постмагматических изменений. В качестве таких критериев, наряду с минеральным и химическим составом, могут быть использованы количественные параметры структуры гранитов. Структурно-текстурные особенности гранитов позволяют оценить условия их формирования, а также провести корреляцию интрузивных фаз и комплексов Салминского плутона с интрузивными фазами и комплексами фанерозойских массивов, с которыми связаны масштабные проявления редкометалльной минерализации.

Цель работы состоит в выявлении и оценке главных параметров структуры гранитов и их использовании при расчленении пород Салминского массива и его аналогов, интерпретации их формационной принадлежности и оценке условий формирования.

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен каменный материал (более 50 крупных штуфов), собранный автором в 2006 году на Салминском массиве, а также из коллекций СПГГИ (ТУ), ИМГРЭ и ВСЕГЕИ. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях СПГГИ (ТУ), ВСЕГЕИ, ИГГД РАН, Института минералогии Фрайбергской горной академии (Германия). Изучено более 60 прозрачных шлифов методами оптической микроскопии, количественные параметры структуры и текстуры в 20 образцах гранитов измерены на приборе МИУ-5М (ВСЕГЕИ), а также с помощью методики, предложенной автором, при помощи сканера Epson Perfection 1240 и микроскопа Zeiss AXIO Imager, оборудованного системой анализа изображения. Для 5 образцов выполнен рентгенофазовый анализ (ФГА, дифрактометр XRD 300 TT, аналитик Р. Клеберг), полуколичественный микрорентегноспектральный анализ (ФГА, микроанализатор JEOL JXA-640, аналитик У. Кемпе), катодолюминесцентный микроанализ (ФГА, КЛ-микроскоп HC1-LM, аналитик Й. Гётце), рамановский микроанализ (СПГГИ (ТУ), рамановский спектрометр Renishaw InVia Reflex, аналитик М.В. Морозов). Компьютерная обработка полученных данных производилась с применением специализированных программных пакетов VideoTest, FractShop1.0, ImageJ 1.37.

Научная новизна заключается в выявлении количественных параметров структуры пород, которые позволяют надежно разделить граниты Салминского массива по фазовой и формационной принадлежности, а также отражают характер и степень постмагматических преобразований.

Практическая значимость состоит в обосновании методики морфометрического анализа гранитов и типизации структурных разновидностей пород гетерогенных плутонов, в том числе содержащих граниты рапакиви, для более уверенного расчленения этих массивов при картировании.

Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций определяется детальными петрографическими наблюдениями, применением комплекса различных методик морфометрического анализа горных пород с использованием новейших компьютерных технологий, а также подробным анализом результатов предыдущих исследований по тематике работы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседаниях кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПГГИ (ТУ). Отдельные результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на научных конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2005-2008 гг.), «Молодые – наукам о Земле» (Москва, 2006 и 2008 гг.), «Фёдоровская сессия – 2006» (Санкт-Петербург, 2006 г.), «Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии» (Санкт-Петербург, 2007 г.), «Математические методы в кристаллографии, минералогии, петрографии» (Апатиты, 2007 г.). Значительная часть изложенных в диссертации материалов вошла в отчет по проекту № РНП.2.2.2.3.9636 «Изучение особенностей структуры и состава гранитов для реконструкции условий их образования» аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, и содержит 132 страницы, включая 33 рисунка, 11 таблиц. Список литературы содержит 106 наименований. Во введении определены цель и задачи исследования. В первой главе дается общая характеристика Салминского массива и анализируются результаты предшествующих исследований. Во второй главе обосновывается методика количественного анализа структуры изверженных горных пород и приводятся результаты ее применения для гранитов разной формационной принадлежности. В третьей главе проводится структурная типизация разновидностей гранитов Салминского массива на основании указанной методики. Четвертая глава посвящена вопросам связи структурно-текстурных особенностей гранитов массива с условиями их образования. В заключении приведены результаты работы, охарактеризовано ее методическое и практическое значение.

Диссертационная работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, члена-корреспондента РАН Ю.Б. Марина, которому автор выражает глубокую признательность. Автор сердечно благодарит Ю.Л. Гульбина, В.И. Алексеева (СПГГИ), Р.Л. Бродскую (ВСЕГЕИ), С.М. Бескина (ИМГРЭ) за поддержку в выполнении исследований и ценные критические замечания при обсуждении результатов работы. Особую благодарность автор выражает директору Института минералогии Фрайбергской горной академии профессору Г. Хайде (G. Heide), а также сотрудникам ФГА У. Кемпе (U. Kempe), Й. Гётце (J. Gtze), Р. Клебергу (R. Kleeberg), А. Рено (A. Renno) за организацию стажировки и проведение исследований. Значительную помощь в проведении лабораторных исследований и обработке результатов оказали М.В. Морозов, Е.Б. Евангулова, Е.С. Кисеева, Е.А. Алсуфьев (СПГГИ), И.В. Бильская, Ю.В. Кобзева, (ВСЕГЕИ), П.Я. Азимов, Д.В. Доливо-Добровольский (ИГГД РАН). Всем им автор выражает искреннюю благодарность. Исследования были поддержаны грантами Министерства образования и Германской службы академических обменов (РНП.2.2.2.3.9636), РФФИ (06-05-64312-а), Правительства Санкт-Петербурга, АФГИР (ST-015-02).

Краткая геологическая характеристика Салминского массива

Салминский массив расположен на северо-восточной окраине протяженного (>2000 км) пояса плутонов гранитов рапакиви, который трассирует западный край Восточно-Европейской платформы. Размеры массива 100 км в направлении северо-запад – юго-восток и 40 км в направлении северо-восток – юго-запад, т. е. его площадь около 4000 км2. Юго-западная часть массива перекрыта протерозойскими вулканическими и терригенными породами. По гравиметрическим данным Салминский массив представляет собой батолит мощностью от 2-5 км (северо-западная часть) до 10 км (центральная часть), мощность >10 км в южной части объясняется наличием подводящего канала (Бескин и др., 1983; Amelin et al., 1997). Юго-восточная часть (1/3 площади) массива сложена основными и переходными по составу породами (габброноритами, габбро, анортозитами, монцонитами и кварцевыми монцонитами), а остальные 2/3 площади (северо-западная часть) различными гранитами, в том числе и рапакиви. Возраст гранитов различных фаз оценивается в пределах 1541-1530 млн. лет (Ларин, 2008).

Предыдущие исследователи Салминского массива (Свириденко, 1968, 1984; Бескин и др., 1983) выделяют в его северо-западной части три комплекса гранитных пород (рис. 1):

  1. Комплекс гранитов рапакиви (выборгиты и питерлиты), занимающий большую часть массива и подразделяющийся на ряд фаз, отличающихся по структурным особенностям;
  2. Комплекс равнозернистых биотитовых лейкогранитов, слагающих дугу на севере массива;
  3. Комплекс микроклин-альбитовых лейкогранитов с топазом и циннвальдитом, представленных небольшими телами в западной части массива. С гранитами этого комплекса связывается минерализация Кительского месторождения и Питкярантского рудного поля (Хазов, 1973; Никольская, Гордиенко, 1977).

Несмотря на многочисленные исследования Салминского массива, границы комплексов (в особенности двух ранних), а также их фазовое и фациальное деление остаются спорными. По мнению С.М. Бескина (1983), часть гранитов, относимых ко второму комплексу, представляет собой аляскитизированные граниты рапакиви первого комплекса.

Рисунок 1. Геологическая схема Салминского массива (Бескин и др., 1983) с указанием магматических комплексов.

Условные обозначения: 1 - комплекс самых поздних гранитов: средне- и среднемелкозернистые микроклин-альбитовые и альбитовые субщелочные граниты с протолитионитом (вне масштаба); 2 — комплекс поздних гранитов: среднезернистые лейкограниты; 3, 4—комплекс ранних гранитов: 3 — разнозернистые порфировидные биотитовые граниты, 4 — крупно-среднезернистые порфировидные и овоидные биотит-роговообманковые граниты-рапакиви; 5—7— зоны микроклинизации и аляскитизации; 5 — интенсивно, 6—умеренно и 7 — слабо проявленные; 8, 9 — рудопроявления и месторождения: 8 — тантала и ниобия, 9 — олова и полиметаллов; 10— подземный контур гранитов по геофизическим данным.

Защищаемые положения и их обоснование

1. Значения количественных параметров структуры гранитов (коэффициентов агрегативности, размера зерен) закономерно меняются в зависимости от их фазовой и формационной принадлежности. Наиболее важным показателем для дискриминации гранитов разных формаций является коэффициент агрегативности, гранитов разных фаз внутри комплексов гранулометрический состав.

Под морфометрическим анализом горных пород понимается вся совокупность методов количественного анализа структуры и текстуры. Подобные исследования служат как для выделения разновидностей горных пород, так и для реконструкции процессов их образования. Важным этапом в морфометрическом анализе гранитных пород стала разработка схемы классификации гранитов по физиографии (макрооблику), предложенная С.М. Бескиным с соавторами (1979), на основе анализа большого числа полевых наблюдений:

Граниты А – неравномернозернистые граниты с беспорядочным расположением зерен кварца и полевого шпата, с низкой степенью агрегативности в расположении одноименных минералов;

Граниты Б – равнозернистые граниты с цепочечно-агрегативным расположением субизометричных зерен кварца, когда цепи последних окружают одноразмерные агрегаты и (или реже) одиночные кристаллы полевых шпатов;

Граниты В – равнозернистые граниты с лапчато-агрегативным расположением изометричных зерен кварца, причем близкоразмерные агрегаты последних группируются в полевошпатовой массе на одном и том же расстоянии друг от друга.

Постепенный перевод указанных качественных параметров (степени неравнозернистости и агрегативности кварца) в количественные начали сами авторы классификации. В качестве меры агрегативности предлагались гистограммы распределения зерен кварца в элементарных одноразмерных отрезках, пересекающих поверхность образца (Бескин и др., 1982). Более детальное исследование с использованием минералогического интеграционного устройства показало, что в ряду гранитов А-Б-В увеличивается коэффициент агрегативности породообразующих минералов, снижается идиоморфизм минеральных индивидов и их неравнозернистость (Бродская, 2001). В работе Ю.Л. Гульбина (2004) для моделирования структуры гранитов была использована модель нерешеточной перколяции (построение перекрывающихся сфер со случайно распределенными радиусами). Полученные модельные структуры (для разной последовательности кристаллизации кварца и полевого шпата) достаточно точно соответствуют физиографии гранитов А, Б и В (Гульбин, 2004).

Предлагаемый в данной работе методический подход базируется на измерении следующих параметров: абсолютного и относительного размера зерен породообразующих минералов, формы (извилистости) межзеренных границ и пространственного распределения минеральных индивидов в породе. Материалом для анализа служат петрографические шлифы большого размера (33 см) и штуфы с полированной поверхностью (размер до 1010 см). Изображения для измерений получаются путем микрофотосъемки на петрографическом микроскопе, оборудованном видеосистемой (при работе со шлифами), или сканированием (при работе с полированной поверхностью), а затем обрабатываются на ПК с помощью программ анализа изображения. Основное внимание при исследованиях уделялось форме и пространственному распределению минеральных зерен, поскольку процедуры измерения этих параметров не являются общепринятыми и обязательными в петрографических исследованиях (в отличие от измерения зернистости пород).

Измерения проводились с помощью нескольких статистических методов: метода ближайшего соседа, метода случайной точки и метода взаимодействия, теоретические основы и примеры применения которых представлены в ряде публикаций (Kretz, 1968; Carlson, 1989; Jerram, 1996; Ikeda et al., 2002). Комплексное применение этих методов позволяет получить более десятка различных количественных параметров структуры пород.

Анализ данных измерения показал, что лучше всего структуры гранитов А, Б и В различаются по сочетанию двух величин: статистики распределения зерен кварца 2 (хи-квадрат) и корреляционной зависимости между размером зерна и расстоянием до ближайшего соседнего зерна того же минерала. Оба эти параметра можно отнести к коэффициентам или показателям агрегативности, поскольку они отражают характер и степень агрегации зерен кварца в граните.

Как показано в работе (Carlson, 1989), средние квадраты (w) от n измерений расстояний (r) между случайной точкой и ближайшим центром кристалла, умноженные на среднюю плотность кристаллов D и на 2n, распределяются как 2 с 2n степенями свободы, если кристаллы расположены на плоскости случайно. Для оценки значимости отклонения от случайного распределения используются критические значения распределения 2 с 2n степенями свободы, рассчитанные для границ «случайное – упорядоченное» 20.05 и «случайное – кластерное» 20.95:

.

При расчетах использовалось n = 200, то есть случайному распределению соответствуют рассчитанные значения 2 от 355 до 448. Значения 2 менее 355 отвечают упорядоченному (регулярному) распределению зерен, а значения 2 более 448 – кластерному распределению.

Корреляция (Ккорр) между размером зерна и расстоянием (центр-центр) до ближайшего соседа значима с доверительной вероятностью 95%, если она превышает критическое значение (rкрит), рассчитанное по числу точек n, использованных для расчета (то есть по числу зерен). Поскольку в разных образцах количество измеряемых зерен кварца варьирует от 100 до 900, более верным представляется использование частного от деления коэффициента корреляции на критическое значение, которое можно назвать «силой корреляции» (Скорр):

.

Эталонными образцами для измерений служили граниты из хорошо изученных массивов (Бескин и др., 1979; Гульбин, 2004), относящихся к разным формационным типам: гранитовому (тип А) – массивы Верхнеурмийский (Дальний Восток) и Северный (Чукотка); лейкогранит-аляскитовому (тип Б) – массивы Бектауата, Акжайляу, Каркаралы, Кент (Казахстан); субщелочно-лейкогранитовому (тип В) – массивы Этыкинский и Орловский, (Забайкалье), Майкуль (Казахстан), Абу-Дабаб (Египет). Во всех образцах (в полированных срезах) изучалось пространственное распределение макроскопически различимого кварца (то есть зерен размером более 0,3-0,5 мм).

Погрешность измерения линейных величин при сканировании полированных срезов пород равнялась примерно 0,1 мм. Точность расчета статистических параметров 2 и Скорр повышается при увеличении числа измерений n, т.е. числа зерен кварца в изучаемом образце (желательно 100-300 зерен). Изучаемый образец должен максимально полно демонстрировать типичную структуру гранита той или иной магматической фазы (либо фации), то есть обеспечивать представительность анализа. Соблюдение этих требований достигалось за счет тщательного отбора из имеющихся коллекций образцов наибольшего размера (для большей площади анализа) с ненарушенной структурой (то есть без поздних прожилков, трещин и ксенолитов). Для таких образцов погрешность можно оценить приблизительно в 5%, то есть ±15 для 2 и ±0,2 для Скорр, что подтверждается измерением нескольких срезов одного и того же образца.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.