книги из ГПНТБ / Борисов, О. Г. Экструзии и связанные с ними газо-гидротермальные процессы

ошибки в расчетах по формуле (28) коэффициенты активности для каждого иона были рассчитаны по уравнению Дебая-Хюккеля:

Ч. Л. Крайста (1968). Относительные расхождения активности,

AZSio2(в) = 3, 694 — 204,644 = — 200,95 ккал.

Полагая, что в вулканических термах растворенной S i02(B, об­ разован за счет стекла, получим

AZSio2(B) = 3,694 — 203,33= — 199,65 ккал.

(Справочник химика, т. III, 1964) рН =4,37. В нашем случае верх-

162

Т а б л и ц а 52 Сопоставление значений коэффициента активности, полученных по уравнениям 35 и 36 (вулкан Дзснзур)

AZpe(OH)3(в) = 5,37 -!- AZpe(OH)3( т ) = 5,37 — 116,0 = — 160,63 ккал.

По данным М. Ермолаева, AZpe(OH)3(} = — 160,8 ккал.

Образование Fe (OH)2(B). Принимаем а 3+ = Ю-3,21. Отсюда

AZFe(OH),{B) = 4,38 -j- AZFe(OH)2(T) = 4,38 — 115г57 — — 111,19 ккал.

М. Ермолаева не превышает 2%. Поэтому расчеты можно считать вполне удовлетворительными.

На основе табулированных данных (табл. 53) и среднего со­ держания ионов природных терм, приведем несколько примеров расчетов свободной энергии образования ряда минералов.

Полученная цифра соответствует аморфной разновидности глино­

вора. Таким образом, геологические условия образования и полу-

154

Т а б л и ц а 53

По Карпову AZ1!I10JI. = —901,4 ккал.

Для расчета свободной энергии реакции образования каолини-

155

Т а б л и ц а 54

Изобарные потенциалы и pH образования минералов (в ккал/моль), полученные по средним данным природных газо-гидро­ термальных систем в сравнении с данными других авторов

= —897,4 ккал, что соответствует не каолиниту, а галлуазиту. Ви­ димо, из раствора, содержащего алюминий в виде иона, образуется

гидротормы, являющиеся дифференциатом магматических эмана­ ций, проявляющихся на поверхности, имеют относительно посто­ янный состав, а характер их воздействия на вмещающие породы зависит, главным образом, от концентрации водородных ионов. Поэтому мы вправе в уравнения, приведенные в табл. 54, подста­ вить вычисленные средние значения концентраций минералообра­ зующих ионов для определения крайнего предела pH образования минералов в условиях проявления современных вулканических гидротерм. Если при этом полагать, что общая минерализация газо-гидротерм изменяется медленно во времени, полученные пре­ делы pH современных минералов можно перенести на минералы, образованные в более раннее геологическое время.

Расчет возможных процессов минералообразования

по данным для конкретных вулканов

Согласно химической термодинамике, величина изменения изобарного потенциала Z для определенной реакции будет равна:

Первый член правой части этого уравнения включает неравно­

1957). Температура воды 90° С, рН = 2,65. Под воздействием гидро­ терм вмещающие породы превращаются в глины, в которых обна­ ружены прожилки опала, алунита и других минералов. Как видно из табл. 52, активные концентрации ионов в интервале температу­ ры 25—90° С изменяются незначительно. При определении свобод­ ной энергии ошибка в расчете не должна превышать 0,04 ккал; исключение составляет железо (около 0,1 ккал). Для практических расчетов такой ошибкой можно пренебречь и считать активность величиной постоянной.

При расчете изобарного потенциала реакции величину тепло­ емкости не учитываем, считая, что в данном интервале температу­

158

П о д а н н ы м т е р м в у л к а н а , K r = 1 0 - 7 , u ; A Z r t = 1 1 ,8 7 к к а л ;

Для вулкана: K rt= —104,95AZ^r = —8,22 ккал. A Z = —9,16ккал.

Образование алунита возможно.

Для вулкана: Кв = 1 0 15'66; AZn^ = —26,03 ккал; AZ — —13,41 ккал.

Образование алунита по каолиниту не исключено. Одновременно

образуется опал.

3. Монтмориллонит (для стандартных условий). По реакции

159

температуру,реакция почти равновесна. При стандартных условиях

AZ==— 19,48 .ккал. Монтмориллонит образуется.

Как видим, термодинамические расчеты подтверждают на­ правленность химических процессов минералообразования. В ус­ ловиях кислой среды одновременно идут процесс выщелачивания пород и процесс образования новых минералов. При этом стадий­ ность процесса полностью отвечает природной зональности в изме­ ненных породах: неизмененная порода — монтмориллонит-каоли- нит-алунит-опал. i

Г Л А В А 17

СТРУКТУРНО-ТЕКСТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Структура и текстура

Измененные породы в связи с экструзивными куполами отно­ сятся к гидротермально-метасоматическим породам типа вторич­ ных кварцитов. Описанию минералогии, структуре и текстуре таких пород по отдельным районам посвящены многие исследова­ ния и, в частности, по Камчатке обобщающая работа Г. М. Власо­ ва и др. (1971). Поэтому рассмотрим типичные структуры и тек­ стуры пород и минералогический состав, наиболее часто встречаю­ щиеся в измененных породах в связи с экструзиями.

Во многих случаях измененные породы имеют четко выражен-

160

ную пластическую текстуру. Аналогичная текстура отмечается и под микроскопом. В то же время, просмотр шлифов показывает,

литов даже в типичных кварцитах, состоящих почти на 100% из SiOa. У отдельных минералов сохраняются следы трещин спайно­ сти п двойникования. Плагиоклазы и стекло замещаются алуни­ том; глинистые минералы группы каолинита замещают темноцвет­

ш следов течения во всех кажущихся обломках породы. Частично минералы цемента в виде жилок рассекают даже порфировые вкрапленники. Реликтовые минералы в таких породах обтекают поры и пусто™, заполненные минералами новообразований: алу­ нитом, каолинитом, гипсом и сульфидами. Таким образом, порода под микроскопом имеет скорее не пластическую, а псевдокластическую структуру, а минералы новообразований в ней являются не цементом, а импрегнациоино-метасоматическими образованиями. Эффузивная брекчия может цементироваться алунитом, каолини­ том, пипсом, опалом и другими минералами. В самих же облом­ ках почти всегда отмечается псевдокластическая текстура. В из­ мененных породах, расположенных на участках вторичных тектони­

однородностью структурно-текстурных форм. Среди них наиболее распространены следующие структуры и текстуры: структура замещения, жильная текстура, волокнистая (ориентированноволокнистая, сноповидно-волокнистая, войлочная), панидиоморфнозернистая структура, зернистая (микрозернистая и микрокристал­ лическая), микролепидобластовая, микропластинчатая, текстура пересечения, сферолитовая структура, землистая (пелитовая) тек­

ванных пород и часто является преобладающей. Алунит пропиты­ вает кремневый скелет выщелоченных эффузивов, выполняет пу­

гипса. Частично по жилкам развиваются минералы группы квар­ ца и каолинита. Жильная текстура может встречаться в различ­ ных минеральных зонах.

В о л о к н и с т а я с т р у к т у р а развита на участках со вто­ ричными минералами при замещении ангидрита гипсом (вулканы Зимина и Кихпиныч), в прожилках с халцедоном (и его разновид­

ностями), на участках развития цеолитов (вулкан Зимина). При этом могут проявляться одновременно все разновидности волок­ нистых структур.

Панндиоморфная структура отмечается в порах и пустотах, иногда выполненных кристаллами алунита правильного кристалло­

участках, где преобладают кварц-каолпннтовые породы с опалом, жилки опала, а иногда и каолинита, пересекаются жилками хал­

опал в ассоциации с глинистыми минералами.

На участках скопления сульфидных руд пли самородной серы отмечается массивная, а часто п полосчатая структура.

Минералы измененных пород

При всем минеральном многообразии проявления газо-гидро­

измененных пород часто вызывает определенные трудности из-за их мелкокристаллической и скрытокристаллической формы выде­ ления. Поэтому для диагностики пород большое значение имеет комплексный метод их изучения. Как показал многолетний опыт, одним из эффективных методов диагностики является днфферен-

162