В геологии текстура или микроструктура горной породы [ 1] относится к взаимосвязи между материалами, из которых состоит горная порода . [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), афанитные (в которых кристаллы не видны невооруженным глазом). и стеклообразный (в котором частицы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, и расположены аморфно). [2] Геометрические аспекты и взаимоотношения между составляющими частицами или кристаллами называются кристаллографической текстурой или предпочтительной ориентацией . Текстуры можно оценить количественно разными способами. [3] Наиболее распространенным параметром является распределение кристаллов по размерам . Это создает физический внешний 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]
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.
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 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 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 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 обломков может дать представление о происхождении отложений горной породы. Например, вулканические обломки, обломки кремней, хорошо окатанные пески — все предполагает разные источники.
Матрица осадочной породы и минеральный цемент (если таковой имеется), скрепляющий ее, являются диагностическими.
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 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).
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.
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 траектории PTt (давление, температура, время) для породы, поскольку связь слоения с порфиробластами позволяет определить, когда образовалось слоение, и условия PT, существовавшие в то время. .
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.
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 поперечного сечения 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:
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 охлаждения, 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.
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.
По текстуре зерен магматические породы можно разделить на
Форма кристаллов также является важным фактором текстуры магматической породы. Кристаллы могут быть идиоморфными, субидиоморфными или кседоморфными:
Породы, целиком состоящие из идиоморфных кристаллов, называются панидиоморфными , а породы, целиком состоящие из субэдральных кристаллов, — субидиоморфными .
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.
Заливы 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.
Кристалл, растущий в магме, приобретает привычку (см. Кристаллографию ), которая лучше всего отражает окружающую среду и скорость охлаждения. Обычно наблюдаются обычные вкрапленники. 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 чрезвычайной 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. Примером этого результата является спинифекс или дендритная текстура. Следовательно, форма вкрапленников может предоставить ценную информацию о скорости охлаждения и начальной температуре магмы.
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.
Сростки двух или более минералов могут образовываться по-разному, и интерпретация 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 сросток калиевого полевого шпата с альбитовым полевым шпатом, образующийся 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 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.