Минералогическое картирование Лекция 1 ØОпределение ØИстория становления

Минералогическое картирование

Лекция 1 ØОпределение. ØИстория становления минералогического картирования как составной части топоминералогии. ØОпределение топоминералогии. ØПоложение топоминералогии в системе минералогических знаний и связь со смежными науками. ØЦели, задачи, объекты и методы минералогического картирования и топоминералогии.

Определение минералогического картирования Минералогическое картирование – это основной метод изучения закономерностей формирования и распределения минералов и минеральных ассоциаций в геологических системах разных масштабов. Минералогическое картирование является основой самостоятельного Направления в минералогии – топоминералогии.

Определение топоминералогии Топоминералогия – это самостоятельное направление минералогии, которое изучает закономерности формирования и распределения минералов и минеральных ассоциаций в геологических системах разных масштабов. Другими словами, топоминералогия – это учение о пространственновременных минералогических закономерностях. Минералогия Систематика Синминералогия Топоминералогия Минералогическое картирование

Ферсман А. Е. Севергин В. М. Ломоносов М. В.

Задачи и классы топоминералогических исследований.

Главнейшие задачи топоминералогических исследований 1. Комплексное изучение минералогических объектов Смысл этой задачи состоит в получении максимально полного представления о минеральном составе изучаемых геологических систем. В результате такого детального изучения создается полный минералогический кадастр (список) объекта, который включает все минеральные виды и разновидности вместе с данными об их распространенности. Основным методическим приемом при решении этой задачи является своего рода «охота за минералами» .

2. Исследование пространственных и временных взаимосвязей между минералами Эта задача сводится к выделению пространственных и пространственно-временных ассоциаций минералов на основе глубокого изучения взаимоотношений между ними и восстановления полной кристаллизационной истории минеральных тел. Главными методами на этом этапе являются корреляционный, формационный, парагенетический и онтогенетический анализы. Региональный анализ минеральных ассоциаций проводится в строгой увязке с геологической структурой района. Главным итогом решения этой задачи должна быть карта минеральных ассоциаций, отражающая их пространственные и временные соотношения.

3. Исследование структуры, состава и свойства минералов При топоминералогических исследованиях исследование конституции (структура и состав) и свойств минералов не является самоцелью, а направлено на решение трех задач: 1) использование минералов как источников генетической информации и индикаторов условий минералообразования; 2) установление полезных свойств минералов как потенциальных полезных ископаемых; 3) использование минералов как индикаторов рудоносности изучаемых регионов. Особенно важное значение придается изучению типоморфизма минералов. Методические подходы к расшифровке генетической информации, содержащейся в минералах, заключаются в комплексном применении энтропийно-информационного, типоморфического и генетико-информационного анализов.

4. Установление эволюции процессов минералообразования в связи с геологической эволюцией изучаемых регионов. Это сложная и многоплановая проблема, ее решение складывается из нескольких последовательных звеньев: 1) восстановления результатов минералогических процессов и их естественной последовательности с увязкой истории отдельных индивидов с историей агрегатов, месторождений, групп месторождений и т. д. до получения полной картины по региону; 2) восстановление самих процессов в последовательности составляющих их явлений (историко-генетическая реконструкция изучаемых объектов); 3) восстановление общей минералогической картины изученных объектов, увязанных с геологическими объектами; 4) установление общих эволюционных закономерностей минералообразования в изучаемом регионе.

5. Топоминералогическое прогнозирование На основе вскрытых в процессе топоминералогического исследования закономерностей образования и пространственного распределения минералов открывается возможность минералогического прогнозирования по слабоизученным площадям и месторождениям: vпредсказания новых областей и зон развития той или иной минерализации, vновых парагенезисов, vвозможности открытия новых минералов и т. д. Эта прогнозная функция топоминералогии оправдывает постановку таких работ и затраты на них.

6. Разработка строгих минералогических критериев прогноза, поисков и оценки минеральных месторождений Минералогическая информация определяет решение многих рудно-сырьевых проблем, поскольку сами минералы являются и полезными ископаемыми. Глубокое изучение структуры, состава, свойств, условий нахождения минералов раскрывает наиболее рациональные пути их использования. В частности, одной из важнейших и наиболее актуальных проблем современной минералогии и топоминералогии является разработка эффективного минералогического метода поисков месторождений полезных ископаемых. Главным методом решения всех перечисленных задач является минералогическое картирование. В его проведении и заключается основной смысл топоминералогических исследований.

Классы топоминералогических исследований Минералогия планетосфер: атмосферы, гидросферы, земной коры, мантии, ядра.

Классы топоминералогических исследований 6 классов (от глобальных объектов к локальным) 1) Минералогия космических систем 2) Минералогия планет (Земли) 3) Минералогия планетосфер (геосфер) 4) Региональная минералогия 5) Минералогия горных пород и минеральных месторождений 6) Специальные топоминералогические исследования

Планета Земля состоит из твердого земного шара, атмосферы и гидросферы. Минералогия атмосферы Минералы в атмосфере находятся в тонкодисперсном состоянии и образуют аэрозоль. Главным минералом атмосферы является …?

Состав атмосферного аэрозоля – кварц, ПШ, кальцит, хлорит, биотит, мусковит, гидробиотит, гидромусковит, каолинит, монтмориллонит, мельчайшие зерна циркона, апатита, обломки и шарики стекла, железные, железо-марганцевые, железо-никелевые шарики и др. Размер частиц от долей микрометра до 1 -2 мм. Форма частиц – неправильная, кристаллическая, шарообразная.

4 главных источника минеральных частиц в атмосфере космический экзогенный (эоловое выветривание) техногенный вулканогенный

Вулканогенный источник поступления минеральных частиц в атмосферу Вулкан Толбачек (1975 г. ) © В. М. Округин, Петропавловск-Камчатский

Спасибо за внимание © В. М. Округин, Петропавловск-Камчатский

Минералогия гидросферы Минералы в гидросфере находятся во взвешенном состоянии в виде взвесей, суспензий, гидрозолей, гелей или в составе живых организмов, обитающих в водных бассейнах. Источники поступления вещества экзогенный (эоловое выветривание) вулканогенный техногенный космический

Минералогия планетосфер (геосфер)

Минералогия земной коры Индексация А. Буллена Vs Vp

Минералогия земной коры (слой А) Соотношение между минералами разных классов по числу минералов

Соотношение между минералами разных классов по весовым соотношениям

Главная специфическая черта земной коры – ее оксидно-силикатный состав

Модель вертикальной минералогической зональности земной коры

Минералогический разрез земной коры

Минералогия мантии (слои B, C, D) vкосвенные данные – изучение физических свойств вещества мантии с помощью геофизических методов vизучение минералогии мантийных ксенолитов в глубинных породах (кимберлитах, карбонатитах) vэкспериментальные исследования преобразования минералов при высоких температурах и давлениях.

Состав мантии vпо современным данным мантия сложена перидотитами, т. е. ультраосновными породами vглавные минералы мантии – тугоплавкие силикаты, преимущественно магниевые Физическое состояние вещества мантии v. Слой B – вещество расплавленное межзерновое (< 1%) со взвешенными в нем кристаллическими частицами (волноводы – пониженные скорости поперечных волн, астеносфера – до 400 км). v. Слои C и D – вещество кристаллическое, твердое.

Пиролитовая модель мантии (по А. Рингвуду) vмантия имеет пиролитовый состав гипотетическая смесь 2/3 частей альпийского перидотита и 1/3 гавайского базальта Минеральный состав мантии Минерал Формула Сод. % Оливин (Forst 89) (Mg, Fe)2 Si. O 4 57 Ортопироксен (OPx) (Mg, Fe)2 Si 2 O 4 17 Клинопироксен (омфацит - CPx) (Ca, Mg, Fe)2 Si 2 O 6 12 Гранат (пироп - Сr) (Mg, Fe, Ca)3(Al, Cr)2 [Si. O 4]3 14

Модель вертикальной зональности мантии 400 км Оливин Шпинель (более плотная модификация на 7 -10%), резкое увеличение скорости продольных волн 670 км Шпинель Ильменит + Перовскит, более плотные, резкое увеличение скорости продольных волн > 900 км Перовскит – в нижней мантии минералы со структурой Pr 70 км OPx 70 -500 км OPx + Gr (Р на 10% выше) 500 -670 км Gr + Jlm > 760 км Pr 650 -700 км Кварц Стишовит

Структурная перестройка минералов Структура кальцита (а); арагонита (б); постарагонитовой фазы, устойчивой выше 42 ГПа (в); пироксеноподобной формы Ca. CO 3, образующейся при давлении выше 137 ГПа (г). Структура постперовскитовой модификации Mg. Si. O 3 Рис. Политипы Mg. Si. O 3 а – перовскит; б, в – новые структурные типы, построенные из октаэдрических модулей 2 х2 и 3 х1, соответственно; г – «постперовскит» . Выделены октаэдрические мотивы и не показаны атомы Mg. Стрелки указывают наиболее вероятные сдвиги при пластических деформациях.

Модель вертикальной минералогической зональности мантии Земли

Минералогия ядра v. О минералогии ядра судят лишь приблизительно. v. Внешнее ядро (слой Е), 2900 -5000 км сложено тем же веществом, что и нижняя мантия, но в жидком состоянии. v. Минералов в нем по-видимому нет. v. Промежуточный слой F сложен твердым веществом, но в состоянии близком к плавлению. v. Внутреннее ядро (слой G) состоит из твердого вещества высокой плотности, которое находится в металлизированном состоянии. v. Состав ядра - сплав Fe с Ni, по другим данным - Fe 2 O

Благодарю за внимание