La composición mineral de las rocas ígneas está controlada por la composición química y las condiciones de cristalización del magma. No sólo es la base principal para la clasificación y denominación de las rocas, sino también la base para comprender la composición química, la petrogénesis y la formación de rocas. Mineralización de rocas.
(1) Tipos de minerales de roca ígnea
1. Según la relación entre formación mineral y magmatismo
Según la relación entre formación mineral y magmatismo, se puede dividir en Hay tres tipos de minerales primarios, minerales postmagmáticos y minerales premagmáticos.
◎Mineral primario: Minerales cristalizados directamente del magma, como anfíboles, feldespatos, etc. Los cambios en la composición interna y estructura de los minerales primarios son registros de la evolución de la composición del magma, las condiciones de formación y los cambios en los procesos dentro de la cámara de magma.
Según los diferentes ambientes de formación, los minerales primarios se pueden dividir en tipos de alta temperatura y tipos de baja temperatura. En términos generales, los de rocas volcánicas son del tipo de alta temperatura y los de rocas plutónicas son del tipo de baja temperatura. Debido a las condiciones de alto sobreenfriamiento, enfriamiento, baja presión, desgasificación, deshidratación y oxidación de las rocas volcánicas, durante el rápido proceso de cristalización aparecen cuarzo de alta temperatura (cuarzo β), feldespato, ortoclasa y plagioclasa de alta temperatura. minerales como pirita, nefelina hexagonal, leucita, piroxeno lábil y feldespato amarillo debido a la rápida condensación, no se alcanza completamente el equilibrio dentro de los minerales y entre los minerales, y los anillos minerales pueden retenerse, e incluso puede haber bordes de reacción; y oscurecimiento de características estructurales como bordes. No sólo la plagioclasa puede aparecer zonación, sino que incluso los minerales máficos con una rápida difusión de componentes también pueden aparecer zonación de componentes. Los minerales de baja temperatura son productos de cristalización en condiciones de bajo sobreenfriamiento, alta presión y enfriamiento lento cuando el magma invade profundamente, como el cuarzo de baja temperatura (cuarzo α), la ortoclasa, la microclina y la plagioclasa de baja temperatura. El clinopiroxeno y el clinopiroxeno tienen tiempo relativamente suficiente para realizar el intercambio de componentes, por lo que hay menos desequilibrio en los minerales y los anillos no se desarrollan.
Durante el proceso de cristalización y condensación del magma, el estado de los minerales primarios cambiará debido a cambios en las condiciones físicas y químicas (temperatura, presión). Por ejemplo, cuando la temperatura disminuye, el cuarzo de alta temperatura se convertirá en cuarzo α de baja temperatura y el feldespato se convertirá en ortoclasa. Algunos minerales en solución sólida se descomponen debido a la reducción de la miscibilidad, como el feldespato potásico se descompone en feldespato estriado.
◎Mineral post-magmático: Es un mineral que se forma después de que el magma ha cristalizado por completo. Los minerales posteriores al período magmático se pueden dividir en dos categorías principales: una son los minerales hidrotermales que llenan los poros y vetas, como las zeolitas llenas de poros, la otra son los que reemplazan a los minerales primarios debido a la oxidación, hidratación, etc. como clorita y anfíbol transformados a partir de piroxeno, hornblenda o biotita. La dirección de transformación de minerales primarios a minerales secundarios es de alta temperatura a baja temperatura, de reducción a oxidación y de minerales deficientes en fluidos a minerales ricos en fluidos. La alteración, que está estrechamente relacionada con la mineralización, es el proceso de producción de minerales secundarios. Vale la pena señalar que los minerales primarios de algunas rocas han sido difíciles de identificar, pero los tipos de minerales primarios se pueden inferir en función de las relaciones de transformación únicas entre los minerales y los tipos de minerales secundarios. Por ejemplo, el olivino en basalto se transforma en idinita (una mezcla de silicatos y óxidos de Fe y Mg) en condiciones de baja temperatura, oxidación e hidratación. La transformación química entre minerales secundarios y minerales primarios no implica la entrada y salida de componentes. Por tanto, la formación de minerales secundarios cambia la composición química de la roca. Según la combinación de minerales primarios y secundarios y la relación estructural entre minerales se puede inferir el proceso de transformación de los minerales y las propiedades y evolución de los fluidos.
◎Mineral premagmático: También puede denominarse otros minerales. Son minerales que provienen de fuera del sistema de magma y se formaron antes de que el magma cristalizara. Por ejemplo, los xenocristales provienen directamente de las profundidades del subsuelo. Algunos de ellos pueden ser minerales formados por la reacción entre el magma y las rocas o xenolitos circundantes. En rocas granitoides peraluminosas que se originan a partir de rocas metasedimentarias, a veces se observan circones con formas redondas y su edad es mayor que la edad de cristalización del magma. Dichos circones son minerales heredados del área de origen del magma (llamados circones heredados o circones residuales).
La identificación de minerales heterogéneos es de gran importancia para comprender la interacción entre el magma y las rocas circundantes e identificar la composición de materiales profundos.
2. Clasificación basada en el contenido relativo de minerales primarios
Según el contenido relativo (fracción de volumen) de minerales primarios, se puede dividir en tres categorías: minerales principales, secundarios minerales y minerales accesorios:
◎Mineral esencial: se refiere a los minerales que tienen un alto contenido en las rocas y desempeñan un papel importante en la determinación de los nombres de las categorías de rocas (Figura 3-1). Por ejemplo, los principales minerales del granito son el cuarzo, el feldespato potásico y la plagioclasa. Si faltan cuarzo y plagioclasa, la roca es sienita; si faltan cuarzo y feldespato potásico, la roca es diorita.
Figura 3-1 La composición mineral principal de las rocas ígneas comunes (modificada después de Washington & Adams, 1951)
◎Mineral subordinado: el contenido es menor que el del mineral principal, y se puede utilizar para determinar aún más las especies de roca. Por ejemplo, si el mineral secundario biotita está presente en la diorita, se le puede llamar biotita diorita.
◎Minerales accesorios: contenido muy pequeño (generalmente <1%), como zircón, apatita, epidota (derivada del magma), turmalina y esfena en granito, cordierita, etc. Si la presencia de ciertos minerales accesorios es indicativa de dividir unidades de roca, determinando las condiciones de formación de la roca y la mineralización, el nombre del mineral accesorio también se puede agregar como prefijo antes del nombre de la roca básica, como epidota granodiorita.
Los minerales principales, los minerales secundarios y los minerales accesorios son los componentes principales de las rocas y se denominan minerales formadores de rocas. Cabe señalar que un mineral que es principal en una roca puede ser un mineral menor en otra roca, e incluso un mineral accesorio en otras rocas.
Los minerales formadores de rocas son generalmente minerales primarios, pero algunos minerales accesorios pueden ser minerales secundarios. En las observaciones petrográficas, además de describir los minerales principales, secundarios y accesorios, también se debe prestar atención a observar los tipos, características y contenidos de los minerales postmagmáticos.
Además, algunos minerales tienen un significado típico para clasificar los tipos de rocas, que se denominan minerales característicos, como la cordierita y el granate en el granito peraluminoso.
3. Clasificación basada en diferencias en los métodos de investigación
Según las diferencias en los métodos de investigación, se dividen en minerales reales y minerales estándar.
◎Mineral real (mineral modal, moda): La composición mineral real de las rocas calculada a partir de secciones delgadas o muestras manuales.
◎Mineral normativo (norma): La composición mineral calculada en base a la composición química de la roca, por ejemplo, mineral estándar CIPW (ver Capítulo 4).
4. Clasificación según los tipos reales de minerales
Según los tipos reales de minerales, se dividen en minerales félsicos y minerales máficos.
◎Mineral félsico: Es el nombre general del feldespato (feldespato alcalino, plagioclasa), feldespato, cuarzo, moscovita, etc. Debido a que estos minerales son de color más claro, también se les llama minerales de colores claros o minerales de colores claros.
◎Mineral máfico: Es el nombre general del olivino, piroxeno (clinopiroxeno, clinopiroxeno), anfíbol, biotita y minerales opacos. El color de este tipo de mineral es generalmente más oscuro, por lo que también se le llama mineral oscuro. El porcentaje en volumen de minerales máficos en las rocas se llama índice de color. La proporción de color es un indicador importante para identificar rocas intrusivas a simple vista. Por ejemplo, las rocas ígneas se pueden dividir en los siguientes tipos según la proporción de color: roca ultramáfica, proporción de color >90, proporción de color neutra; Roca, la proporción de color es 15-50; roca félsica, la proporción de color es <15 (consulte el Capítulo 4 para obtener más detalles).
5. Clasificación basada en la composición química de los minerales estándar
Según la composición química de los minerales estándar, se dividen en minerales de silicio-aluminio y minerales de hierro-magnesio.
◎Mineral sálico: Este tipo de componente mineral estándar tiene alto contenido de SiO2 y Al2O3, y bajo contenido de componentes como FeO y MgO, entre ellos cuarzo, feldespato y feldespato. Las rocas compuestas por uno o más minerales de sílice-aluminio (minerales estándar) como componente principal se denominan rocas silíceo-aluminosas.
◎Mineral fémico: Este tipo de mineral estándar tiene alto contenido en FeO y MgO y bajo contenido en SiO2, entre ellos olivino, piroxeno, etc. Las rocas compuestas por uno o más minerales ferromagnéticos (minerales estándar) como componente principal se denominan rocas máficas.
(2) Minerales formadores de rocas comunes en las rocas ígneas
Los minerales formadores de rocas en las rocas ígneas son principalmente silicatos y aluminosilicatos de Mg, Fe, Ca, Na y K. Óxidos de Fe, Ti y cuarzo y sus variantes polimórficas. Hay más de 20 minerales comunes. Entre ellos, los minerales que desempeñan un papel importante en la clasificación y denominación de las rocas incluyen la familia del cuarzo, la familia del feldespato, la familia del feldespato, la familia del olivino, la familia del piroxeno, la familia de la hornblenda y la familia de la mica. La Tabla 3-1 enumera los nombres, composiciones y características de ocurrencia de los principales minerales formadores de rocas en rocas ígneas.
Tabla 3-1 Principales minerales formadores de rocas de las rocas ígneas
Tabla de continuación
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Nota: (1) Abreviatura del nombre del mineral según Whitney & Evans (2010). (Basado en Blatt et al., 2005; Hughes, 1982, ligeramente modificado)
(3) Análisis del contenido mineral real
El análisis del contenido mineral real se realiza a partir de cortes de roca o muestras manuales Calcular la fracción de volumen de cada mineral directamente. Existen muchos métodos estadísticos, incluido el método de área, el método de línea recta, el método de integración automática de escaneo fotoeléctrico y el método de estimación visual, etc. La precisión y exactitud de cada método son diferentes.
Aunque el método de área, el método lineal y el método de integración automática de escaneo fotoeléctrico son más precisos, requieren más tiempo y mano de obra, y algunos necesitan depender de instrumentos y equipos. En la identificación habitual, se puede utilizar la estimación visual para estimar aproximadamente el contenido mineral en muestras de roca o secciones delgadas.
Al estimar el contenido mineral de una muestra manual, se debe seleccionar una parte representativa, primero estimar la proporción de minerales de color claro y minerales de color oscuro en toda la roca y luego subdividir los distintos géneros de minerales oscuros y minerales de colores claros. Contenido relativo de varios géneros. Cabe señalar que cuanto más pequeñas son las partículas, más oscuro es el color de la roca. Los principiantes a menudo sobreestiman el contenido de minerales oscuros en las rocas con partículas finas.
Para estimar el contenido mineral bajo un microscopio, se debe preparar previamente un conjunto de tablas comparativas del contenido mineral. Primero observe todas las partículas de un determinado mineral y compárelas con el cuadro comparativo para estimar su contenido porcentual. Después de estimar un campo de visión, mueva la hoja y realice la misma estimación en otro campo de visión. Cuando la distribución de minerales es uniforme, solo se utilizan unos pocos campos de visión. Si la distribución de minerales es desigual, es necesario contar más campos, o incluso varias secciones delgadas, y finalmente calcular el contenido promedio de varios minerales. Aunque el método de estimación visual es relativamente aproximado, se utiliza ampliamente. En el trabajo real, siempre que se estudie mucho y se practique con frecuencia, la estimación visual del contenido mineral también puede alcanzar cierta precisión después de muchas prácticas. El error del porcentaje de mineral estimado por geólogos experimentados no deberá exceder el 5%.
Ha habido intentos de utilizar software informático para determinar el contenido mineral real. Para garantizar que la computadora pueda identificar minerales con precisión, es mejor digitalizar primero las partículas minerales y luego utilizar un software de análisis de imágenes para determinar el área de las partículas minerales individuales, como NIH Image, Adobe Photoshop y otros programas.