Текстура (геология)

В геологии . текстура или микроструктура горных пород ^{[ 1 ]} относится к взаимосвязи между материалами, из которых горная порода . состоит ^{[ 2 ]} Самыми широкими текстурными классами являются кристаллические (в которых компоненты представляют собой сросшиеся и переплетающиеся кристаллы), фрагментарные (в которых происходит накопление фрагментов в результате какого-либо физического процесса), афанитовые (в которых кристаллы не видны невооруженным глазом) и стеклообразные. (в котором частицы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, и расположены аморфно). ^{[ 2 ]} Геометрические аспекты и отношения между составляющими частицами или кристаллами называются кристаллографической текстурой или предпочтительной ориентацией . Текстуры можно оценить количественно разными способами. ^{[ 3 ]} Самый распространенный ^{[ нужна ссылка ]} Параметр — распределение кристаллов по размерам . Это создает физический вид или характер породы, такой как размер зерен, форма, расположение и другие свойства, как в видимом, так и в микроскопическом масштабе.

Текстуры – это проникающие ткани горных пород; они встречаются по всей толще горной породы на микроскопических образцах размером с руку и часто в масштабах обнажений . Это во многом похоже на слоения , за исключением того, что текстура не обязательно несет структурную информацию с точки зрения событий деформации и информации об ориентации. Структуры встречаются в масштабе образца размером с руку и выше.

Анализ микроструктуры ^{[ 4 ]} описывает текстурные особенности породы и может предоставить информацию об условиях формирования, петрогенезиса и последующих событиях деформации, складок или изменений. ^{[ 5 ]}

Кристаллические текстуры включают фанеритовую , слоистую и порфировую . ^{[ 2 ]} Фанеритовые текстуры — это места, где переплетающиеся кристаллы магматической породы видны невооруженным глазом. Слоистая текстура – это метаморфическая порода, состоящая из слоев материалов. ^{[ 2 ]} Порфировая текстура – это текстура, в которой более крупные куски ( фенокристы ) включены в фоновую массу, состоящую из гораздо более мелких зерен. ^{[ 2 ]}

Фрагментарные текстуры включают обломочные , биокластические и пирокластические . ^{[ 2 ]}

Предпочтительной ориентацией минерала является текстура метаморфической породы , в которой ее зерна имеют уплощенную форму (неравномерную), а их плоскости имеют тенденцию быть ориентированы в одном направлении. ^{[ 6 ]}

Текстура тонкого среза кварцита милонитового из Альп . , Италия

Номенклатура

Микроструктура горной породы включает в себя текстуру и мелкомасштабные структуры породы . Слова «текстура» и «микроструктура» взаимозаменяемы, причем в современной геологической литературе предпочтение отдается последнему. Однако текстура по-прежнему приемлема, поскольку она является полезным средством определения происхождения горных пород, того, как они образовались, и их внешнего вида.

Осадочные микроструктуры

Описание микроструктуры осадочных пород направлено на предоставление информации об условиях отложения осадка , палеосреде и происхождении осадочного материала.

Методы включают описание размера обломков, сортировку, состав, округление или угловатость, сферичность и описание матрицы. В частности, осадочные микроструктуры могут включать микроскопические аналоги более крупных осадочных структурных особенностей, таких как перекосы , синседиментационные разломы, оползни отложений, перекрестная стратификация и т. д.

Зрелость

Зрелость осадка связана не только с сортировкой (средний размер зерен и отклонения), но и со сферичностью, округлостью и составом фрагментов. Только кварцевые пески более зрелые, чем аркозовые или граувакковые .

Форма фрагмента

Форма фрагмента дает информацию о длине транспорта наносов . Чем более округлые обломки, тем больше они изнашиваются водой или ветром. Форма частиц включает в себя форму и округление. Форма указывает, является ли зерно более изометричным (круглым, сферическим) или пластинчатым (плоским, дискообразным, сплюснутым); а также сферичность.

Округлость

Округлость относится к степени остроты углов и краев зерна. Текстура поверхности зерен может быть полированной, матовой или с мелкими ямками и царапинами. Эту информацию обычно лучше всего увидеть под бинокулярным микроскопом, а не в тонком срезе .

Состав

Состав обломков может дать представление о происхождении отложений горной породы. Например, вулканические обломки, обломки кремней, хорошо окатанные пески — все предполагает разные источники.

Матрица и цемент

Матрица осадочной породы и минеральный цемент (если таковой имеется), скрепляющий ее, являются диагностическими.

Диагенетические особенности

Обычно диагенез приводит к слабому слоению плоскостей напластования . Другие эффекты могут включать сплющивание зерен, растворение под давлением и субзеренную деформацию. Минералогические изменения могут включать образование цеолита или других аутигенных минералов в условиях низкого метаморфизма .

Сортировка

Сортировка используется для описания однородности размеров зерен в осадочной породе. Понимание сортировки имеет решающее значение для того, чтобы сделать выводы о степени зрелости и продолжительности транспортировки осадка. Отложения сортируются по плотности за счет энергии транспортирующей среды. Токи высокой энергии могут переносить более крупные фрагменты. По мере уменьшения энергии более тяжелые частицы осаждаются, а более легкие фрагменты продолжают транспортироваться. ^{[ 7 ]} Это приводит к сортировке по плотности. Сортировку можно выразить математически через стандартное отклонение частотной кривой размера зерен образца отложений, выраженное как значения φ (фи). Значения варьируются от <0,35φ (очень хорошая сортировка) до >4,00φ (крайне плохая сортировка).

Метаморфическая микроструктура

Изучение микроструктур метаморфических пород направлено на определение времени, последовательности и условий деформаций, роста минералов и наложения последующих деформационных событий.

Метаморфические микроструктуры включают текстуры, образовавшиеся в результате развития слоения и наложения слоев, вызывающих зубчатость . Отношения порфиробластов со слоями и другими порфиробластами могут дать информацию о порядке формирования метаморфических комплексов или фаций минералов.

Сдвиговые текстуры особенно подходят для анализа с помощью микроструктурных исследований, особенно в милонитах и других сильно нарушенных и деформированных породах.

Слоистости и зубцы

На тонком срезе и в масштабе образца размером с руку метаморфическая порода может проявлять плоскую проникающую структуру, называемую слоением или спайностью . В породе может присутствовать несколько слоений, образующих зубчатость .

Идентификация слоения и его ориентации является первым шагом в анализе рассланцованных метаморфических пород. Получение информации о том, когда образовалось слоение, важно для реконструкции пути PTt (давление, температура, время) для породы, поскольку связь слоения с порфиробластами позволяет определить, когда образовалось слоение, и условия PT, существовавшие в то время. .

Диаграмма Флинна, показывающая степень растяжения или линейности (L) в сравнении с уплощением или слоением (S)

Линии

Линейные структуры в породе могут возникнуть в результате пересечения двух слоев или плоских структур, таких как плоскость осадочного напластования и тектонически вызванная плоскость кливажа. Степень линейности по сравнению со степенью слоения для определенных маркеров деформации в деформированных породах обычно изображается на диаграмме Флинна.

Пластичные сдвиговые микроструктуры

В результате пластического сдвига образуются очень характерные текстуры. Микроструктурами зон пластичного сдвига являются S-плоскости, C-плоскости и C'-плоскости. S-плоскости или плоскости сланцевания параллельны направлению сдвига и обычно определяются слюдами или пластинчатыми минералами. Определите сплющенную длинную ось эллипса деформации. C-плоскости или плоскости пересечения образуют наклон к плоскости сдвига. Угол между плоскостями C и S всегда острый и определяет направление сдвига. Как правило, чем меньше угол CS, тем больше деформация. Плоскости C' наблюдаются редко, за исключением ультрадеформированных милонитов, и формируются почти перпендикулярно S-плоскости.

Другие микроструктуры, которые могут создавать ощущение сдвига, включают:

сигмовидные вены
слюдяная рыба
вращающиеся порфиробласты

Магматическая микроструктура

Анализ микроструктуры магматических пород может дополнить описания образцов размером с руку и масштабов обнажений. Это особенно важно для описания вкрапленников и фрагментарных текстур туфов , поскольку часто взаимосвязь между магмой и морфологией вкрапленников имеет решающее значение для анализа остывания, фракционной кристаллизации и внедрения.

Анализ микроструктур интрузивных пород может предоставить информацию об источнике и генезисе, включая загрязнение магматических пород вмещающими породами и идентификацию кристаллов, которые могли накопиться или выпасть из расплава. Это особенно критично для коматиитовых лав и ультраосновных интрузивных пород.

Общие принципы магматической микроструктуры

Магматическая микроструктура представляет собой комбинацию скорости охлаждения, скорости зарождения, извержения (если это лава ), состава магмы и его взаимосвязи с тем, какие минералы будут зарождаться, а также физического воздействия вмещающих пород, загрязнения и особенно пара.

Текстура зерна

По текстуре зерен магматические породы можно разделить на

пегматитовый : очень крупные кристаллы
фанеритовые : породы содержат минералы с кристаллами, видимыми невооруженным глазом, обычно навязчивые.
афанитовый : быстрое охлаждение, зарождение кристаллов и рост задерживаются, образуя однородную мелкозернистую породу.
порфировый : содержащий вкрапленники в тонкой основной массе.
везикулярный : содержит пустоты, образовавшиеся из-за захваченного газа при охлаждении.
стекловидное тело : стекловидное или гиалиновое, без кристаллов.
пирокластический : горная порода, образованная из фрагментов кристаллов, вкрапленников и фрагментов горных пород вулканического происхождения.
равнозернистый : все горные кристаллы одинакового размера.

Кристаллические формы

Форма кристаллов также является важным фактором текстуры магматической породы. Кристаллы могут быть идиоморфными, субидиоморфными или кседоморфными:

Идиоморфный или автоморфный , если кристаллографическая форма сохранена.
Субэдральный или Субэдральный , если сохранилась только часть.
Ксеноморфный или ксеноморфный , если кристаллы не имеют распознаваемой кристаллографической формы.

Породы, целиком состоящие из идиоморфных кристаллов, называются панидиоморфными , а породы, целиком состоящие из субэдральных кристаллов, — субидиоморфными .

Порфировая структура

Порфировая структура обусловлена зарождением кристаллических участков и ростом кристаллов в жидкой магме. Часто магма может вырастить только один минерал за раз, особенно если она медленно остывает. Вот почему большинство магматических пород имеют только один тип минерала-вкрапленника. Ритмичные кумулатные прослои в ультраосновных интрузиях являются результатом непрерывного медленного остывания.

Когда горная порода остывает слишком быстро, жидкость замерзает и превращается в твердое стекло или кристаллическую основную массу. Часто потеря пара из магматического очага приводит к образованию порфировой текстуры.

Впадины или «разъеденные» края фенокристаллов позволяют предположить, что они были поглощены магмой, и могут означать добавление свежей, более горячей магмы. Оствальдовское созревание также используется для объяснения некоторых порфировых магматических текстур, особенно ортоклазовых мегакристаллических гранитов.

Форма вкрапленника: значение

Кристалл, растущий в магме, приобретает привычку (см. Кристаллографию ), которая лучше всего отражает окружающую среду и скорость охлаждения. Обычно наблюдается обычная форма вкрапленников. Это может означать «нормальную» скорость охлаждения.

Аномальные скорости охлаждения наблюдаются в переохлажденных магмах, особенно в коматиитовых лавах. Здесь низкие скорости нуклеации из-за сверхтекучести предотвращают нуклеацию до тех пор, пока жидкость не окажется значительно ниже кривой роста минералов. Затем рост происходит с огромной скоростью, отдавая предпочтение тонким и длинным кристаллам. Кроме того, на вершинах и окончаниях кристаллов могут образовываться шипы и скелетные формы, поскольку рост благоприятствует краям кристалла. спинифекс или дендритная Примером этого результата является текстура. Следовательно, форма вкрапленников может предоставить ценную информацию о скорости охлаждения и начальной температуре магмы.

Сферолиты

Сферолитовая текстура является результатом охлаждения и зарождения материала в магме, достигшей пересыщения кристаллического компонента. Таким образом, в переохлажденных кислых породах это часто субсолидусный процесс. Часто в сферолите срастаются два минерала. Аксиолитовая текстура возникает в результате роста сферолитов вдоль трещин в вулканическом стекле, часто в результате проникновения воды.

Графические и другие срастающиеся текстуры

Сростки двух или более минералов могут образовываться по-разному, и интерпретация этих сростков может иметь решающее значение для понимания как магматической истории, так и истории остывания магматических пород. Некоторые из многих важных текстур представлены здесь в качестве примеров.

Графические , микрографические и гранофировые текстуры являются примерами сростков, образовавшихся при магматической кристаллизации. Они представляют собой угловатые сростки кварца и щелочного полевого шпата . Хорошо развитые сростки могут напоминать древнюю клинопись, отсюда и название. Эти срастания типичны для пегматита и гранофира , и они были интерпретированы как документирование одновременной кристаллизации сросшихся минералов в присутствии силикатного расплава вместе с богатой водой фазой.

Сростки, образующиеся в результате распада, помогают интерпретировать историю охлаждения горных пород. Пертит представляет собой сростки калиевого полевого шпата с альбитовым полевым шпатом, образующиеся при растворении щелочного полевого шпата промежуточного состава: крупность пертитовых сростков связана со скоростью охлаждения. Пертит типичен для многих гранитов . Мирмекит представляет собой микроскопический червеобразный (червеобразный) сросток кварца и богатого натрием плагиоклаза, распространенного в граните; мирмекит может образовываться в результате распада щелочного полевого шпата в результате растворения, а кремний переносится жидкостями в остывающих породах.

Оксиды железа и титана чрезвычайно важны, поскольку они несут преобладающие магнитные признаки многих горных пород, и поэтому они сыграли важную роль в нашем понимании тектоники плит . Эти оксиды обычно имеют сложную текстуру, связанную как с растворением, так и с окислением. Например, ульвошпинель в магматических породах, таких как базальт и габбро, обычно окисляется во время субсолидусного охлаждения, образуя регулярные срастания магнетита и ильменита . Этот процесс может определить, какая магнитная запись унаследована камнем.

См. также

Список текстур горных пород - Список текстурных и морфологических терминов горных пород.
Список типов горных пород - Список типов горных пород, признанных геологами.
Метаморфизм - Изменение минералов в ранее существовавших породах без плавления в жидкую магму.
Структурная геология - наука об описании и интерпретации деформаций земной коры.
Седиментология - Изучение природных отложений и процессов их образования.
Петрология - раздел геологии, изучающий образование, состав, распределение и строение горных пород.
Будинаж - Структуры в скале, возникшие в результате растяжения.
Текстура (кристаллическая) – распределение кристаллографических ориентаций поликристаллического образца.
Магматические текстуры - Свойство магматических пород.
Везикулярная текстура - текстура небольших закрытых полостей, обнаруженных в некоторых вулканических породах.
Текстура почвы - свойство почвы.

Ссылки

^ Вернон, Р.Х. (2004). Практическое руководство по микроструктуре горных пород . Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-81443-Х .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Текстура и генезис горных пород, Лаборатория вводной геологии, Кристофер ДиЛеонардо, доктор философии, Марек Цичански, доктор философии, науки о Земле и космосе, Колледж Де Анза
^ Хиггинс, доктор медицины (2006). Количественные текстурные измерения в магматической и метаморфической петрологии . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-13515-Х .
^ Фу, Цзиньлун; Томас, Хиуэл Р.; Ли, Чэньфэн (январь 2021 г.). «Извилистость пористых сред: анализ изображений и физическое моделирование» (PDF) . Обзоры наук о Земле . 212 : 103439. Бибкод : 2021ESRv..21203439F . doi : 10.1016/j.earscirev.2020.103439 . S2CID 229386129 .
^ Вознесенский А.С.; Кидима-Мбомби, LK (14 июля 2021 г.). «Формирование синтетических структур и текстур горных пород при моделировании в COMSOL Multiphysical» . Горные науки и технологии (Россия) . 6 (2): 65–72. дои : 10.17073/2500-0632-2021-2-65-72 . ISSN 2500-0632 . S2CID 237797248 .
^ Основы геологии, 3-е изд., Стивен Маршак
^ Нельсон, Стивен А. «Осадочные породы» . Университет Тулейна – Науки о Земле и окружающей среде . Архивировано из оригинала 3 июля 2012 года . Проверено 8 апреля 2021 г.

Дальнейшее чтение

Вернон, Рон Х., 2004, Практическое руководство по микроструктуре горных пород , Oxford University Press, Оксфорд. ISBN 0-521-89133-7

[1] Вернон, Р.Х. (2004). Практическое руководство по микроструктуре горных пород . Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-81443-Х .

[TGR-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Текстура и генезис горных пород, Лаборатория вводной геологии, Кристофер ДиЛеонардо, доктор философии, Марек Цичански, доктор философии, науки о Земле и космосе, Колледж Де Анза

[3] Хиггинс, доктор медицины (2006). Количественные текстурные измерения в магматической и метаморфической петрологии . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-13515-Х .

[4] Фу, Цзиньлун; Томас, Хиуэл Р.; Ли, Чэньфэн (январь 2021 г.). «Извилистость пористых сред: анализ изображений и физическое моделирование» (PDF) . Обзоры наук о Земле . 212 : 103439. Бибкод : 2021ESRv..21203439F . doi : 10.1016/j.earscirev.2020.103439 . S2CID 229386129 .

[5] Вознесенский А.С.; Кидима-Мбомби, LK (14 июля 2021 г.). «Формирование синтетических структур и текстур горных пород при моделировании в COMSOL Multiphysical» . Горные науки и технологии (Россия) . 6 (2): 65–72. дои : 10.17073/2500-0632-2021-2-65-72 . ISSN 2500-0632 . S2CID 237797248 .

[EG-6] Основы геологии, 3-е изд., Стивен Маршак

[7] Нельсон, Стивен А. «Осадочные породы» . Университет Тулейна – Науки о Земле и окружающей среде . Архивировано из оригинала 3 июля 2012 года . Проверено 8 апреля 2021 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]