Введение

Необходимость создания «Электронного справочника-определителя магматических, метаморфических и осадочных горных пород» обусловлена требованиями по повышению качества петрографо-литологического обеспечения работ по составлению Госгеолкарт-1000/3 и 200/2, в том числе точности полевого и камерального определения горных пород и, соответственно, корректности геолого-петрографического расчленения комплексов осадочных и эндогенных кристаллических пород и составленных на этой основе легенд и объяснительных записок к картам. Диагностика горных пород и соответствие используемой терминологии инструктивным требованиям к этим материалам создают необходимую основу надежного картирования выделяемых геологических единиц, образуемых магматическими, метаморфическими и осадочными породами (магматических и метаморфических комплексов, серий и свит осадочных пород) и повышения точности их внутри региональной и межрегиональной корреляции. Классические отечественные руководства по описательной петрографии магматических и метаморфических (А.Н. Заварицкий, Ю. Ир. Половинкина), а также осадочных пород (М.Ф. Викулова, А.В. Хабаков) не переиздавались с середины прошлого века. Сегодня, учитывая современные компьютерные технологии, имеется возможность объединить данные по микроскопической петрографии магматических, метаморфических и осадочных пород, приведенные в этих руководствах с цветными фото этих же пород и на их основе создать электронный справочник-определитель наиболее широко распространенных их разновидностей. Справочник-определитель ориентирован на решение задачи визуального (макроскопического) определения пород в полевых условиях, в том числе и в процессе проведения маршрутных исследований. Справочник в цифровой форме содержит цветные фото пород и соответствующие им графические изображения шлифов и кроме того текстовую характеристику состава и строения представительных разновидностей выделенных групп магматических, метаморфических и осадочных пород. Справочник включает систематизированные (по типам, группам и разновидностям) фотоизображения и текстовые описания представительных образцов различных пород и руководство по применению справочника. В полевых условиях подготавливаемый справочник-определитель кроме функции определения принадлежности пород к определенным группам пород и их разновидностям одновременно выполняет роль обучающего пособия т. к. при неоднократном его применении пользователь справочника имеет возможность закрепления в памяти физиографического «образа» разновидностей магматических, метаморфических и осадочных пород. В камеральных условиях справочник-определитель, содержащий изображения шлифов и краткие описания пород, может применяться при микроскопическом петрографическом их изучении для оптимального выбора в дальнейшем соответствующих методов лабораторно-аналитических исследований. В настоящее время ни в мировой, ни в отечественной методической литературе по петрографии и литологии нет электронных справочных изданий, сочетающих как визуальную информацию о макроскопическом облике разнообразных магматических, метаморфических и осадочных пород, так и информацию о составе и строении пород, наблюдаемых под микроскопом. Создание электронного справочника-определителя, основанного на традициях отечественной школы петрографических исследований с учетом современных компьютерных технологий предполагает сбор, систематизацию и дополнительное редактирование материала по представительным фото образцов магматических, метаморфических и осадочных пород, а также сопровождающихся графическими изображениями шлифов и текстовой информацией о породах, о группах пород и их отдельных разновидностях. Базы данных фото образцов и графических изображений шлифов оцифровываются и на их основе создается компьютерный банк данных, систематизированный по типовым представителям определенных, например, магматических групп пород (гранитов и риолитов, диоритов и андезитов, габбро и базальтов и пр.), далее по разновидностям пород выделенных групп: например, биотитовые граниты, оливиновые габбро, оливиновые базальты. Каждая из разновидностей пород сопровождается графическим изображением шлифа, соответствующего этой породе. Таким же образом строится информация для групп и разновидностей метаморфических и осадочных пород. Оцифрованные фото образцов, графические изображения шлифов и сопровождающие их тексты позволяет оперативно получать необходимые данные и практически их тут же использовать, повышая тем самым качество составляемых полевой документации и полевых карт и в дальнейшем их актуализировать, учитывая представительную и системно организованную петрографическую и литологическую информацию. Электронный справочник-определитель – это информационная система, доступная для дополнений и изменений в процессе ее разработки и эксплуатации.

 

Цели и задачи, стоящие в основе создания ЭС

В основе электронного петрографического справочника-определителя магматических, метаморфических и осадочных горных пород (далее ЭС), который предназначен для оперативного использования при создании Госгеолкарт-1000/3 и 200/2 для территории Российской Федерации, лежат отечественные классические работы по описательной петрографии магматических, метаморфических и осадочных пород (работы А.Н. Заварицкого, Ю.Ир. Половинкиной, А.В. Хабакова, М.Ф. Викуловой). Отличительной особенностью этих работ являлся их фактографический характер, не усложненный петрологическими и литологическими генетическими вопросами, решение которых необходимо и возможно только после освоения исследователем основ описательной петрографии, овладения навыками визуальной диагностики в процессе полевых маршрутных исследований главных разновидностей изверженных, метаморфических и осадочных пород. В дальнейшем, в процессе камеральных микроскопических исследований, с использованием различных лабораторно-аналитических: петрохимических, геохимических и других методов возможно уточнение первоначального полевого определения породы. Основной задачей создания ЭС являлась возможность его оперативного использования в процессе геологического картирования при составлении Госгеолкарт-1000/3 и 200/2. Диагностика горных пород (макроскопическое определение), особенно на стадии непосредственных маршрутных полевых наблюдений, является важной начальной процедурой расчленения и корреляции геологических тел, составляющих картографируемые единицы серийных легенд. В связи с этим обстоятельством, количество петрографических разновидностей пород, представленных в ЭС не должен быть «избыточным»: ЭС включает преимущественно типовые разновидности горных пород, в форме графического образа (цветное фото образца), лаконичного его текстового описания, касающегося принципиальных особенностей его минерального состава и строения (структуры и текстуры). Фотоизображение образца породы сопровождается штриховым графическим изображением соответствующего этой породе шлифа и текста, характеризующего минеральный состав и структурно-текстурные особенности породы, наблюдаемые в шлифе. Следует иметь в виду, что ЭС – не является справочником по систематике и классификации горных пород, а только справочным пособием по предварительной петрографической их диагностике в полевых условиях с последующим ее уточнением в камеральных условиях при описании шлифов под микроскопом. Одновременно ЭС является не только справочником, но и при неоднократном его использовании является и обучающим пособием, т. к. при этом у пользователя создается со временем устойчивый физиографический облик конкретных разновидностей магматических, метаморфических и осадочных пород. Выделенные группы магматических пород соответствуют «Петрографическому кодексу» (2009). Предполагается при этом, что геолог визуально (макроскопически) устанавливает принадлежность горной породы к тому или иному типу – осадочная, изверженная, метаморфическая, и далее с учетом ее структурно-текстурных особенностей, в случае различимого зернистого  сложения уточняет ее принадлежность к определенным группам этих пород и, наконец, к определенной разновидности пород различных групп. В ЭС приведены наиболее часто встречающиеся, но, тем не менее, многочисленные разновидности пород и не включены породы – «эндемики», редкие разновидности и иногда выделяющиеся в отдельных регионах некоторые особые разновидности пород. Приведенные в ЭС изображения образцов и рисунки шлифов пород не сопровождаются указанием мест и районов, в которых они были отобраны. Это делается для того, чтобы у пользователя не создавалось впечатление о «привязке» представленного образца, исключительно к этому далекому месту или району. Отобраны только представительные в отношении минерального состава и структурно-текстурных особенностей образцы, физиографически одинаковые или сходные между собой и развитые в разных регионах России и Мира.

       Генетические типы горных пород

Главными генетическими типами горных пород, которые рассматриваются в ЭС, являются магматические (плутонические и вулканические) метаморфические и осадочные породы. Магматические породы – тип горных пород, образованных из магмы в результате ее охлаждения и затвердевания. Хотя пирокластические породы по способу отложения могут быть отнесены к осадочным породам, источником слагающего их вещества являются глубинные магматические расплавы, продукты застывания которых, обычно залегают совместно с этими породами. Поэтому они рассматриваются совместно. Осадочные породы – тип горных пород, образованных продуктами химической и физической дезинтеграции любых первичных пород, а также жизнедеятельности организмов, фазовых превращений и химических реакций в приповерхностных горизонтах, на поверхности, в водной среде и в атмосфере, в том числе продуктами, испытавшими переотложение различными экзогенными агентами и затем подвергшимися диагенезу. В ЭС включены наиболее распространенные обломочные, в том числе и осадочно-вулканокластические, глинистые, кремнистые и карбонатные породы. Каустобиолиты, соли, породы, обогащенные какими-либо рудными компонентами (Fe, Mn, Al, P и пр.) в ЭС не рассматриваются. Метаморфические и метаморфизованные породы – тип горных пород, образованных в эндогенных условиях за счет любых других ранее существовавших благодаря изменению условий температуры и давления в процессе их метаморфизма. Метаморфическими являются породы, полностью утерявшие в процессе метаморфизма признаки первичного (до метаморфического) состава и строения. Метаморфизованными являются породы, частично сохранившие после воздействия метаморфизма определенные особенности состава и строения исходных пород. Рассмотрены только наиболее широко распространенные метаморфические породы – продукты, первичный состав которых неизвестен или может быть реконструирован лишь косвенным путем. Рассмотрены также метаморфизованные осадочные и вулканогенные породы. В ЭС не включены локально развитые метаморфические породы, возникшие при воздействии отдельных метаморфических процессов (дислокационного, контактового и ударного метаморфизма).

 

       Группы магматических, метаморфических        и осадочных пород

 

Систематизация групп магматических (плутонических и вулканических), метаморфических и осадочных пород, представленных в ЭС, опирается, в первую очередь, на макроскопические структурно-вещественные признаки их характеризующие. В основу систематики и магматических, и метаморфических и осадочных пород положен структурно-вещественный принцип, не учитывающий особенностей их химического (петрохимического – кислые, основные, ультраосновные и др.) состава; генетический – в основном в метаморфических породах, где преимущественно также используется структурно-вещественный принцип и только отчасти принадлежность к определенному типу метаморфизма или к определенным фациям метаморфизма. Такой подход наиболее логичен в процессе оперативного использования ЭС в полевых условиях, когда основной единицей определения является индивидуальная порода – разновидность группы магматических, метаморфических или осадочных пород. Выделенные группы и их типовые образцы являются основой для последующего представления разновидностей этих пород, обладающих некоторыми индивидуальными специфическими особенностями состава и строения, макроскопического и микроскопического. При описании шлифов пород, соответствующих разновидностям пород в основу положены, так же как это сделано в классических работах по описательной петрографии признаки их минерального состава, структуры и текстуры. В силу этого обстоятельства в основу систематики и выделения групп магматических пород нами заложен именно «породный» принцип, в наибольшей степени приближенный к систематике пород по А.Н. Заварицкому, который определял его следующим образом: «...Той части науки, с которой мы будем иметь дело… …присвоено название собственно петрографии или описательной петрографии. …Мы должны остановиться прежде всего на изложении фактического материала, касающегося физиографии горных пород, и мы будем лишь иногда касаться общих вопросов генезиса и взаимных соотношений пород…. Более подробное рассмотрение этих вопросов возможно только тогда, когда изучающий петрографию в достаточной мере уже овладел фактическим знанием горных пород» (А.Н. Заварицкий, 1955, стр. 7). За основу типизации групп магматических (плутонических и вулканических) пород принята с незначительными изменениями и дополнениями классификация А.Н. Заварицкого (1956), основанная на типовых особенностях минерального состава и структурно-текстурных особенностей пород. Выделенные группы магматических пород соотнесены с группами пород, выделенных в «Петрографическом кодексе» (2009).

 

Группы магматических пород

В ЭС в соответствии с задачами его оперативного использования в полевых условиях выделяются следующие группы магматических пород.

 

А. Нормальной и умеренной щелочности, в порядке возрастающей мафичности

Гранитов и риолитов

Гранодиоритов и дацитов

Сиенитов и трахитов

Диоритов и андезитов

Лампрофиров

Габбро и базальтов

Бесполевошпатовых бесфельдшпатоидных ультрамафических пород

Б. Щелочные, в порядке возрастающей мафичности

Фельдшпатоидных сиенитов и фонолитов

Фельдшпатоидных габброидов и базальтоидов

Бесполевошпатовых фельдшпатоидных ультрамафических и мафических пород

Кимберлитов и лампроитов

В. Несиликатных пород

Карбонатитов

 

В табл. 1 приведено сопоставление выделенных групп магматических пород с группами «Петрографического кодекса» (2009), монографии «Изверженные горные породы» А.Н. Заварицкого (1955) и Трудов Подкомиссии по систематике МСГН (1997).

 

Сопоставление подразделений изверженных пород по разным источникам и подразделений, принятых в ЭС  

ЭС, 2014 А.Н. Заварицкий, 1955 Подкомиссия по систематике МСГН, 1997 Петрографический кодекс, 2009
1. Группа бесполевошпатовых бесфельдшпатоидных пород ультрамафических (ультраосновных – оливиниты, дуниты, перидотиты – пикриты и основных – пироксениты, горнблендиты) Группа ультраосновных бесполевошпатовых пород Ультрамафические породы Ультраосновные нормальнощелочные и умереннощелочные породы и частично основные номальнощелочные породы
2. Группа бесполевошпатовых фельдшпатоидных пород
а) ультрамафических (мелилитолиты, фоидолиты – мелилититы, фоидиты)
б) мафических (фоидолиты – фоидиты)
Группа ультраосновных бесполевошпатовых пород и группа щелочных габброидов – бзальтоидов (частично)  Частично плутонические с присутствием фоидов (мелилитолиты, фоидолиты), частично вулканические (мелилититы, фоидиты)  Ультраосновные щелочные породы (мелилитолит, якупирангит, мельтейгит, ийолит, уртит – мелилитит, нефелинит, мелалейцитит)
3. Группа кимберлитов и лампроитов Частично группа ультраосновных бесполевошпатовых пород Кимберлиты и лампроиты Кимберлиты и лампроиты
4. Группа лампрофиров Частично группа габбро – базальта и диорита – андезита  Лампрофиры  Лампрофиры 
5. Группа габбро и базальтов  Группа габбро – базальта Плутонические и вулканические породы без фоидов  Основные нормальнощелочные и умереннощелочные породы 
6. Группа фельдшпатоидных габброидов и базальтоидов (тералиты, шонкиниты, малиньиты – тефриты, лейцититы)  Группа щелочных габброидов – щелочных базальтоидов  Плутонические и вулканические породы с фоидами  Основные щелочные породы 
7. Группа диоритов и андезитов  Группа диорита – андезита  Плутонические и вулканические породы без фоидов  Средние низкощелочные, нормальнощелочные и частично умеренно-щелочные породы 
8. Группа сиенитов и трахитов  Группа сиенита – трахита  Плутонические и вулканические породы без фоидов  Частично средние умереннощелочные породы
9. Группа фельдшпатоидных сиенитов и фонолитов  Группа фельдшпатидовых (нефелиновых) сиенитов – фонолитов  Частично плутонические с фоидами, частично мелилитовые, нефелинитовые породы  Средние щелочные породы 
10. Группа гранодиоритов и дацитов Группа гранодиорита – дацита  Плутонические и вулканические породы без фоидов  Кислые низкощелочные и нормальнощелочные породы 
11. Группа гранитов и риолитов  Группа гранита – риолита  Плутонические и вулканические породы без фоидов  Кислые нормальнощелочные, умереннощелочные и щелочные породы 
12. Группа карбонатитов (несиликатных пород)  Группа несиликатных пород (карбнатитов и пр.)  Карбонатиты  Несиликатные и малосиликатные породы 

 

Группы метаморфических и метаморфизованных пород

А. Метаморфических пород

Гранулитов

Гнейсов

Кристаллических сланцев

Б. Метаморфизованных пород

Микрокристаллических сланцев (филлитов)

Аспидных сланцев

 

Выделение групп метаморфических и метаморфизованных пород для их использования при составлении ЭС было связано с определенными затруднениями, в силу того обстоятельства, что существующие типизации и классификации (в том числе и в «Петрографическом кодексе») основаны на разных принципах преимущественно (или преобладающе) на генетических (по типу метаморфизма) или на термодинамических (фации метаморфизма) принципах. Ни те, ни другие, на наш взгляд мало приемлемы для ЭС, пользуясь которыми геолог-съемщик в первую очередь имеет дело не с «фациями» и не с типами метаморфизма, а с конкретными разновидностями метаморфических и метаморфизованных пород. К метаморфическим, отнесены породы, не сохранившие каких-либо структурных и минералогических признаков исходного субстрата осадочных или изверженных пород. К метаморфизованным, относятся породы, сохранившие в различной степени исходные структуры и текстуры пород субстрата, при том, что реликты субстрата без особых затруднений определяются визуально (слоистость и псаммитовые структуры в осадочных породах, порфировые структуры и миндалекаменные текстуры – в вулканических породах). К группе «Гранулиты» метаморфических пород отнесены породы древнейших гранулитовых комплексов докембрийских щитов (основные и кислые гранулиты, а также гиперстенсодержащие гнейсы и кристаллические сланцы), принадлежащие к одноименной фации регионального метаморфизма. К группе «Гнейсов» отнесены гнейсы – преимущественно полевошпатовые глубокометаморфизованные породы разнообразного состава (в том числе и амфиболиты), широко распространенные как в пределах докембрийских щитов, так и во внутренних частях зональных метаморфических комплексов подвижных областей фанерозоя, принадлежащие преимущественно к амфиболитовой фации регионального метаморфизма. То же относится и к группе «Кристаллические сланцы» – разнообразной по составу и строению группе метаморфических пород, отличающихся от гнейсов заметно меньшим по сравнению с гнейсами содержанием полевых шпатов, отчетливо выраженной кристаллизационной сланцеватостью и также заметно большим (относительно тех же гнейсов) содержанием темноцветных минералов. К категории кристаллических сланцев также отнесены две разновидности метаморфических пород: «голубые» и «зеленые» метаморфические сланцы, принадлежащие: первые – к глаукофансланцевым эклогит-глаукофансланцевым комплексам подвижных областей, к комплексам, принадлежащим к офиолитовым ассоциациям. Зеленые сланцы – пара- и ортосланцы – распространены преимущественно в пределах выступов рифейского складчатого основания подвижных областей фанерозоя. Характерной особенностью кристаллических «зеленых» (кварц-альбит-хлорит-мусковитовых) сланцев, отличающихся от других разновидностей кристаллических пород, является полосчатая текстура метаморфической дифференциации, подчеркиваемая присутствием в сланцах линзовидно-полосчатых обособлений лейкократового (кварц, альбит, кальцит) и существенно слюдистого (хлорит-мусковит) состава. Относительно метаморфизованных пород – филлитов и аспидных сланцев – принципиальным их различием применительно к субстрату осадочных терригенных пород является то, что филлиты – микрокристаллические сланцы, в которых в процессе метаморфизма полностью раскристаллизован осадочный цемент, частично или полностью подвергнут изменениям обломочный материал, образована в процессе метаморфизма кристаллизационная сланцеватость. В отличие от филлитов в аспидных сланцах перекристаллизация происходит лишь в плоскости кливажа и не захватывает весь объем породы. Совместно с микрокристаллическими сланцами (филлитами) рассматриваются ареально зеленокаменно измененные вулканогенные породы.

 

Группы осадочных пород

 

Осадочные породы представлены основными группами пород (Атлас структур осадочных пород, т. 1, 1962):

Обломочных пород

Карбонатных пород

Кремнистых пород

 

Обломочные породы представлены: псефитами, псаммитами, алевритами и пелитами и включают в себя: конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты, аргиллиты и глины. В составе обломочных пород рассматриваются породы, состоящие из продуктов физического (механического) разрушения прежде существовавших, состоящие в значительной степени из материалов вулканических выбросов, сцементированных осадочным материалом. Карбонатные породы включают: известняки, мергели и доломиты. Кремнистые породы охватывают диатомиты, радиоляриты, спонголиты, трепелы, опоки и кремнистые конкреции.