Vairāk

8.2: magmatiskā akmens izcelsme - ģeozinātnes


Magmas sastāvs

Šķiet, ka tas ir slikts joks, taču, pirms var veidoties magmatisks akmens, ir jāizveido izkausēts materiāls, kas pazīstams kā magma, kas nozīmē, ka vispirms jums ir jābūt izkausētai klintij, lai izveidotu magmu, lai tā atdzistu un kļūtu par magmatisko akmeni. . Kas rada vairāk jautājumu: kāda klints izkusa, veidojot magmu? Vai bija vairāk nekā viens klinšu tips, kas izkusis, veidojot šo magmu? Vai akmeņi pilnībā izkusa, vai tikai daži minerāli šo iežu iekšpusē izkusa (procesu sauc par daļēju kušanu)? Kad tas izkusis materiāls izveidojās, kas ar to notika tālāk? Vai notika kāds cits process, lai mainītu šīs magmas sastāvu, pirms tas nonāca kā magmatiskais akmens, kuru mēs pētām? Šie ir tikai daži no jautājumiem, kas personai būtu jāņem vērā, pētot magmatisko iežu izcelsmi.

Lielākā daļa iežu (ir ļoti maz izņēmumu!) Satur minerālvielas, kas ir kristāliskas cietas vielas, kas sastāv no ķīmiskajiem elementiem. Nodaļā par minerāliem jūs uzzinājāt, ka visbiežāk sastopamie minerāli pieder grupai, kas pazīstama kā silikāta minerāli, tāpēc ir jēga, ka magmas veidojas, izkausējot iežus, kas, visticamāk, satur daudz silikātu minerālu. Tomēr visām minerālvielām (ne tikai silikātiem) ir noteikts nosacījumu kopums, piemēram, temperatūra, kurā tie var izkausēt. Tā kā ieži satur minerālu maisījumu, ir viegli saprast, kā tikai daži no akmens minerāliem var izkausēt un kāpēc citi paliek kā cieta viela. Turklāt temperatūras apstākļi ir svarīgi (jo tikai minerāli, kas var izkust “zemākā” temperatūrā (piemēram, 600 ° C), var izkausēt), turpretim temperatūrai būtu jāpaaugstinās (piemēram, līdz 1200 ° C), lai iegūtu citus minerālvielas, lai tās arī izkausētu (atcerieties, ka zemākās temperatūras minerāli joprojām kūst) un tādējādi pievieno to ķīmiskās sastāvdaļas radītajai magmai. Tas izvirza svarīgu jautājumu: pat ja kūst viena un tā paša veida akmeņi, mēs varam radīt dažādas magmas kompozīcijas, tikai kūstot dažādās temperatūrās!

Kad magma ir izveidojusies, tā galu galā sāks celties augšup caur Zemes litosfēru, jo magma ir straujāka nekā avota klints, kas to radīja. Šī magmas atdalīšana no avota reģiona radīs jaunus termiskos apstākļus, kad magma attālinās no sakarsētās litosfēras daļas un sastopas ar vēsākiem akmeņiem, kā rezultātā magma arī atdziest. Tāpat kā kušanas gadījumā, arī minerālvielām ir noteikts nosacījumu kopums, kurā tās veidojas vai kristalizējas no dzesējošā magmas ķermeņa. Jums būtu taisnība, domājot, ka minerālu kristalizācijas secība ir pretēja kristālu kušanas secība. Minerālu veidošanās secību no magmas eksperimentāli noteica Normans L. Bovens 1900. gadu sākumā, un tagad slavenā Bovena reakciju sērija parādās neskaitāmās mācību grāmatās un laboratoriju rokasgrāmatās (8.1. Attēls).

Šī “reakciju sērija” attiecas uz ķīmiskajām reakcijām, kas ir minerālu veidošanās, ķīmiski savienojot elementus magmā, secībā, kuras pamatā ir krītošās magmas temperatūras. Rūpīgi pārbaudot 8.1. Attēlu, redzams, ka pirmais minerāls, kas kristalizējas ultramrama sastāva dzesēšanas magmā, ir olivīns; bultiņas garums norāda temperatūras diapazonu, kurā olivīns var veidoties. Kad temperatūra nokritīsies zem šī diapazona, olivīna kristāli vairs neveidosies; tā vietā sāks kristalizēties citi minerāli, piemēram, piroksēns (pastāv neliels temperatūras intervāls, kurā var kristalizēties gan olivīns, gan piroksēns). Minerālvielas, kas veidojas dzesēšanas magmā, sauc par kristāliem vai fenokristāli. Veidojoties šiem fenokristiem, tie no magmas noņem ķīmiskos elementus. Piemēram, olivīna fenokristi no magmas paņem magniju (Mg) un dzelzi (Fe) un iekļauj tos kristālu struktūrā. Šī minerālfenokristu uzvedība, lai savā struktūrā ņemtu noteiktus ķīmiskos elementus, vienlaikus izslēdzot citus elementus, nozīmē, ka magmas sastāvam ir jāmainās, veidojoties fenokristiem!

Dzesēšanas magmā var kristalizēties vairāk nekā viens minerālvielu tips, kā parāda bultiņas 8.1. Attēlā. Minerāli, kas atrodas Bovena reakciju sērijas kreisajā pusē, tiek saukti par pārtrauktām sērijām, jo ​​šīs minerālvielas (olivīns, piroksēns, amfibols un biotīts) visi noņem dzelzi (Fe), magniju (Mg) un mangānu (Mn) no magma kristalizācijas laikā, bet dariet to noteiktos temperatūras diapazonos. Šīs minerālvielas, kas bagātas ar dzelzi un magniju, tiek dēvētas par feromagnētisks minerāli (ferro = dzelzs) un parasti ir zaļā, tumši pelēkā vai melnā krāsā, jo dzelzs un magnija atomi absorbē redzamo gaismu. Bowena reakcijas sērijas labajā pusē ir gara bulta, kas apzīmēta ar plagioklāzes laukšpatu. Plagioklāze kristalizējas lielā temperatūras intervālā un attēlo nepārtrauktu kristalizācijas virkni, kaut arī tā sastāvs mainās no bagāta kalcija (Ca) līdz bagātīgam nātrijam (Na). Kad magmas temperatūra pazeminās, un plagioklāze vispirms sāk kristalizēties (veidoties), tā kalcija atomus uzņem kristāla struktūrā, bet, kad magmas temperatūra turpina kristies, plagioklāze vispirms uzņem nātrija atomus. Rezultātā augstākās temperatūras kalcija saturošā plagioklāze ir tumši pelēkā krāsā augsta kalcija satura dēļ, bet zemākas temperatūras nātriju saturošā plagioklāze ir balta augsta nātrija satura dēļ. Visbeidzot, 8.1. Attēla grafika apakšdaļā mēs redzam, ka temperatūras turpinot pazemināties, var veidoties vēl trīs minerāli. Šie minerāli (kālija laukšpats, muskovīts un kvarcs) tiek uzskatīti par “zemas temperatūras minerāliem”, jo atdzesēšanas laikā tie veidojas pēdējie un līdz ar to vispirms izkūst, kad akmens tiek uzkarsēts. Iepriekšējās dzelzs un magnija noņemšanas no magmas rezultātā veidojas jaunākās minerālvielas, kurām trūkst šo ķīmisko elementu; šie minerāli tiek saukti par nonferromagnesian minerāli, kuru krāsa ir daudz gaišāka. Piemēram, ar kāliju bagātais laukšpats (pazīstams arī kā ortoklazs) var būt gaiši rozā vai baltā krāsā. Atsauces uz minerālu krāsu ir nepieciešamas, jo jebkura minerāla krāsa galvenokārt ir saistīta ar ķīmiskajiem elementiem, kas atrodas minerālos, un tāpēc magmatisko iežu krāsa būs atkarīga no akmens minerālu satura (vai ķīmiskā sastāva).


Smadzeņu klints

Smadzeņu klints (atvasināts no latīņu vārda ignis kas nozīmē uguni) vai burvju klints, ir viens no trim galvenajiem iežu veidiem, pārējie ir nogulsnēti un metamorfiski. Magmatiskais akmens veidojas, atdzesējot un sacietējot magmu vai lavu.

Magmu var iegūt no daļēju esošo akmeņu kausēšanas planētas apvalkā vai garozā. Parasti kušanu izraisa viens vai vairāki no trim procesiem: temperatūras paaugstināšanās, spiediena samazināšanās vai sastāva maiņa. Sacietēšana klintīs notiek vai nu zem virsmas kā uzmācīgi ieži, vai arī uz virsmas kā ekstrūzijas ieži. Smalkakmeņi var veidoties kristalizējoties, veidojot granulētus, kristāliskus iežus, vai bez kristalizācijas, lai veidotu dabīgus stiklus.

Magmatiskie ieži sastopami plašā ģeoloģiskā vidē: vairogi, platformas, orogēni, baseini, lielas magmatiskās provinces, pagarināta garoza un okeāna garoza.


2. Vīgļainie ieži

Konvekcijas šūnām jābūt attīstītām Zemes mantijā ļoti agrīnā stadijā, tādējādi uzsākot sākotnējo magmu veidojošo elementu diferenciāciju. Gluži kā putas vārošā traukā, mazāk blīvie elementi sakrājās konvekcijas šūnu augšējās plūsmas puses augšpusē, koncentrējoties uz virsmas un nostiprinoties & # 8220garozā & # 8221, tādējādi izveidojot kontinentus.

Šie vieglākie ieži, kas bagāti ar silīciju, tiek klasificēti kā pārsātinātie (skābes) un satur daudz kvarca. Tie ietver granīta ģimeni, un tā vulkānisko ekvivalentu sauc par riolītu. Starp atlikušajām magmām visizplatītākais loceklis un tas, kas veido okeāna grīdas, nepietiek silīcija kvarca veidošanai, tiek klasificēts kā piesātināts, un tā visizplatītākā klinšu ģimene ir gabro ar lāvām, kuras sauc par bazaltu. Akmeņi ar vismazāko silīcija saturu tiek klasificēti kā nepiesātināti (sārmaini), un viens no tā iežu veidiem ir peridotīts.

Ir viegli saprast, ka gar garozas plākšņu atšķirīgajām robežām veidosies daudzas plaisas, caur kurām tiks izmesta šķidruma magma no apvalka. Tādējādi magmatiskajiem akmeņiem, kas saistīti ar atšķirīgām robežām, ja tie atrodas okeānā, būs bazalta sastāvs un tie veidos grēdu gar plaisām, kas atdala plāksnes. Protams, visas plaisas grēdas daļas, kas parādās virs okeāna virsmas, veido salas. Vispazīstamākā no šīm okeāna kalnu grēdām ir tā, kas atrodas Atlantijas okeāna centrā. Tas ir iemesls, kāpēc, izņemot ļoti maz izņēmumu, lielāko daļu esošo salu veido bazalta klintis, piemēram, Islande, un tās sauc par Okeāna salām. Viens no izņēmumiem ir Seišelu salas, kurām ir granīta sastāvs, jo tas faktiski ir paliekas, kas palika aiz Indijas, Austrālijas un Āfrikas šķīvju šķiršanās. Faktiski ir jāiekļauj arī Madagaskara kā mikrokontinents vai pārāk liela sala. Šādas salas sauc par kontinentālajām salām.

Ja plākšņu novirze atrodas pārrāvuma kontinentā, piemēram, Rifta ielejā Āfrikā, magmatiskie ieži būs bazalta, bet tikai tad, ja pieskaramā magma ir no mantijas. Kas attiecas uz saplūstošajām robežām, kur klinšu masas ir saspiestas, tas nav tik taisni uz priekšu, jo:

  • Ja abām plāksnēm ir vienāds blīvums (kontinentos), sadursme, obduction, izraisīs kalnu veidošanos.
  • Vai arī, ja viena no plāksnēm ir smagāka, tā arī būs pakļauts zem otra.

Tātad, saplūstošajām plāksnēm, es domāju, ka lielākajā daļā gadījumu magmatiskie ieži rodas vietējo iežu kausēšanas dēļ neticami augstās temperatūras un spiediena dēļ, ko rada saspiešanas laikā izveidojusies berze. Tādējādi to sastāvs atšķirsies atkarībā no to relatīvās atrašanās vietas, nozares pamatakmeņiem tuvu subdukcija tranšeja, jo tos baros okeāna dibena ieži. Kontinentālajās masās dominēs skābie ieži.

2.2 Notikuma veids

2.2.1 Vulkāniskie ieži

Izkausēta magma tiek nepārtraukti izšļakstīta no apvalka caur visu veidu esošajiem lūzumiem. Ja to izsviež atmosfērā, to sauc par lavu, un cauruļvadi, caur kuriem lava izlej, ir vulkāni. Turklāt, tā kā apkārtējā atmosfēras temperatūra ir ievērojami zemāka, lava atdziest ļoti ātri, un rezultātā izveidojusies klints mēdz būt smalkgraudaina. Mūsdienās vulkāniem parasti ir cauruļveida struktūras, caur kurām magma plūst un atdziestot rada labi zināmas koniskas formas (1. attēls).

1. attēls un # 8211 Teides vulkāniskā konusa augšdaļa (Tenerife, Kanāriju salu arhipelāgs).

Arī viņiem bieži rodas sānu ventilācijas atveres (2. attēls). Tomēr magma var izplūst gar plaisām, kā tas pašlaik ir Islandē un agrāk, piemēram, Dienvidāfrikā Karroo vulkanizācijas laikā (juras laikmetā).

2. attēls un # 8211 Teides sānu vulkāniskā ventilācija (Tenerife, Kanāriju salu arhipelāgs).

Lavas plūsmas palielinās vulkāna konusu un izplatīsies ventilatora formā pie pamatnes. Tenerifē 3. attēlā parādītajā piemērā ventilators faktiski ienāca jūrā, un tieši tur tika uzcelta Garuchio pilsēta.

3. attēls un # 8211. Pilsēta, kas uzcelta uz jūras līmeņa lavas plūsmas ventilatora (Garuchio, Tenerife).

Vulkāna izelpas var būt maigas un diezgan nepārtrauktas, tādā gadījumā tās izpaužas kā ļoti plūstoša masa, ko sauc par lavas plūsmu, piemēram, 4. attēla augšējais tumšais slānis. Vai, tāpat kā tās pašas figūras apakšējais slānis, izlej var būt vardarbīgākas un tām ir pelnu forma, saukta par piroklastiku, un dominē mazi fragmenti, bet var būt izplatītas arī lielākas kopas, un šajā gadījumā tās ir viegli identificējamas daudz tumšākas krāsas dēļ.

3. attēls & # 8211. Vulkānisko pelnu (piroklastu) slānis, kas pārklāts ar bazaltu (skats ir aptuveni 6 m augsts) (Tenerife, Canarias Archipelago).

Šie piroklastiskie sprādzienbīstamie sprādzieni ir saistīti ar lielo magmas gāzu saturu, kā arī izšļakstītās lavas konsolidācijas stadiju. Ārkārtējos gadījumos mums būs vulkāniskās brekijas (4.B attēls)

4. attēls & # 8211. Vulkāniskā breksija (Barberton Mountain Land, S. Āfrika)

Konsolidētās lavas izskatu ietekmēs arī:

• tā plastiskuma pakāpe, kas, ja tā ir ļoti augsta, rada ļoti izliektu izskatu (5. attēls)

5. attēls un # 8211 Ļoti plastiskas lavas plūsmas izskats (skats aptuveni 1 m augsts) (Tenerife, Canarias Archipelago).

• atdzesēšanas ātrums, kas ļoti ātri rada vulkānisko stiklu, sauktu par obsidiānu (6. attēls)

6. attēls un # 8211. Lavas lauks ar bagātīgu obsidiānu (melns), (Tenerife, Canarias Archipelago).

• augsta šķidruma, kā arī gāzveida satura dēļ lava būs ļoti poraina, pumeka, un porainība padarīs šos iežus ļoti vieglus (7. attēls).

7. attēls. Demonstrācija par to, cik viegls ir pumeka akmens (Tenerife, Canarias Archipelago).

Turklāt šī porainība ļaus ūdenim plūst caur ieplakām, un ar laiku šķīdumā esošās vielas nogulsnēsies un aizpildīs caurumus, radot tā dēvēto amigdaloidālo lavu (8. attēls).

8. attēls un # 8211 amigdaloidālā lava (Ventersdorp lavas, Carletonville, S. Africa).

Kad šo iedobumu izmērs ir pietiekami liels, veidojas slavenie ahāti un ģeodi (9. attēls), kuriem parasti ir sfēriska forma, bet tie var sasniegt diezgan ievērojamus izmērus un piedāvāt ļoti daudz dažādu iekšējo formu. Terminu ahāts lieto, ja nogulsnes nav kristāliskas, un ģeodu, kad tās ir.

9. attēls - ahāti / ģeodi no Karroo lavas (Lebombo kalni, Mozambika).

• Lava, kas ieplūst jūrā, sasalst, krītot iekšā, un veido ļoti raksturīgus sfēriskus elementus, sauktus par spilveniem. Kad šie spilveni krīt virs tiem, kas jau ir nosēdušies, un, ja lava joprojām ir pietiekami plastiska, tās apakšējā daļa kaut kā izspiedīsies starp zemāk esošajām stingrākajām (10. attēls).

10. attēls un # 8211 spilvena lavas atsegums (Barberton, S. Āfrika).

Savukārt, ja spilveni nokrīt uz mīkstas zemes, to sfēriskās formas tiek saglabātas, izspiežot zemāk esošo augsni (11. attēls).

11. attēls un # 8211. Spilvens lavas, kas pārklājas ar videomagnetofonu (East Driefontein Mine, Carletonville, S. Africa).

• Lavas dzesēšana uz sauszemes bieži veido ļoti raksturīgu sešstūra savienojumu, kolonnu. Tas notiek gan ar bazaltu (12. attēls).

12. attēls un # 8211 vulkāniskā aizbāžņa bazalts, kas parāda kolonnu savienojumu (skats ir aptuveni 6 m augsts) (Mafras reģions, Portugāle).

kā arī riolīts (13. attēls).

13. attēls un # 8211 kolonnu riolīts (skats aptuveni 2 m augsts) (Castro Verde, Portugāle).

Tā kā vulkāni ražo dažādus materiālus, sākot no lavas līdz piroklastiem, to nosēdināšanas īpašību dēļ rodas klinšu kopas, kas ir ievērojami līdzīgas nogulumu iežu sastāviem (6. punkts), kā to lieliski parāda klinšu kopa Pico do Arieiro Madeirā. Kā redzams (13.B attēls), ir horizontāli lavas slāņi ar izteiktu kolonnu savienojumu, un virs tiem mums ir bieza “šķērsgultu” piroklastisko horizontu secība.

13. attēls & # 8211. Vulkānisko iežu kopas (Pico do Arieiro, Madeira) iespaidīgais šķērsgriezums.

Šajā augšējā sortimentā ir gultas, kas svārstās no slikti šķirotām (13.C attēls),

13. attēls. Slikti šķirotu piroklastu kolonna (aptuveni 2,5 m augsta) (Pico do Arieiro, Madeira).

līdz vidēji labi šķirotam, bet diezgan rupjam graudainam (13.D attēls).

13. attēls & # 8211. Diezgan rupju piroklastu kopa (attēla platums, aptuveni 30 cm) (Pico do Arieiro, Madeira).

2.2.2. Hypabyssal Rocks

Ievērojama daļa magmas, kas plūst caur spriedzes plaisām, faktiski nostiprināsies gar tām. Iegūtie ieži tiek saukti par hipabisālu, tas ir, starp starp plutonisko un vulkānisko. Lielākā daļa kanālu, caur kuriem plūst magma, ir šauri. Šādas plaisas aizpildošās magmas atdzisīs diezgan ātri, un iegūtie ieži pārsvarā būs smalki vai vidēji graudaini. Ja šie uzmācīgie ir paralēli apkārtējiem slāņiem, tos sauc par sliekšņiem (13. att. E),

13. attēlsE & # 8211. Palodzes piemērs ar kaļķakmens gultām, kas to aizver (Samarra River Mouth, Portugāle).

un, šķērsojot tos, tos sauc par dambjiem, un, kā parādīts, tie var būt ļoti gari (14. attēls).

14. attēls un # 8211 Ļoti ilga aizsprosta atseguma aerofoto uz plakanas plānas (Angolas Centrālā plato).

Šīs plaisas ir arī kontinentālo plākšņu sadalīšanās sekas, un neviendabīgu trauslu materiālu šķelšanai parasti ir saistīta šķelšanās, saukta par konjugāta bojājumu. Tādējādi dambji mēdz rasties konjugātu komplektos (15. attēls).

15. attēls un # 8211. Konjugēto dambju komplekts (Estorilas pludmale, Potugal).

Hipabisāla akmeņiem dažkārt ir cauruļveida formas, daudzas no tām atbilst vulkāniem, un to diametrs var būt ievērojami liels. Tiem, kas patiesībā nav sasnieguši virsmu, viņu magmas atdzišana būs ilgāka, tādējādi kļūstot rupjāka. Kad tie notiek pa plosošām līnijām un to magmas avots ir ļoti dziļš, tas ir, no apvalka, tam var būt nepietiekami piesātināta kompozīcija, piemēram, kimberlīti (16. attēls),

16. attēls - Kimberlijas dimantu raktuves (Dienvidāfrika).

vai arī tie jau var uzrādīt ievērojamu diferenciācijas līmeni, piemēram, karbonīti (17. attēls).

17. attēls & # 8211. Liela karbonatīta aizbāžņa atseguma skats no lidmašīnas (Centrālās Angolas plato).

Vulkāniskās brekijas ir mēreni biežas (4.B attēls), bet es domāju, ka Indijas Boula magmatiskais komplekss ir diezgan unikāls piemērs (18. attēls).

18. attēls un # 8211 Ultraskaņas magveida brekcijas (aptuveni 2,5 m augsts bloks) (Boula, Orissa, Indija).

Patiesībā es to ievietoju šeit, nevis ar vulkāniskajiem akmeņiem, jo, pēc Augé un Thierry domām, šo breciju izraisīja vardarbīgs sprādziens magmas kanālos ar ielauztajiem fragmentiem, nevis iebrucējušo akmeni, un tam jābūt notika ievērojamā dziļumā, jo ielaušanās bazalts ir ļoti rupjš, bieži pegmatisks. Tomēr brecciated sienas roks parāda ļoti mazu kustību. Piemēram, 19. attēlā parādītais ļoti lielā hromīta fragmenta stāvoklis ir ļoti tuvu tā sākotnējai pozīcijai attiecībā pret hromīta lēcas sektoru, kuru sprādzienbīstams sprādziens neietekmē.

19. attēls un # 8211 magmatiskā breksija, kas satur hromīta kopas (skats ir aptuveni 16 m augsts) (Boula, Orissa, Indija).

Izņemot sadrumstalotību uz vietas, mums bija fragmentu rotācija ļoti karstā kamerā, kas daļēji izkausēja sienas klinti (20. attēls).

20. attēls un # 8211. Metasomatizēts magmatiskās brekcijas fragments, kas parāda apaļumu un koncentriskas reakcijas loku daļējas kušanas dēļ (Boula, Orissa, Indija).

2.2.3 Plutoniskie ieži

Plutoniskos iežus veido maģiskas ielaušanās lielā dziļumā. Tā kā mums ir darīšana ar šķidruma iekļūšanu, kontakti ar apkārtējiem akmeņiem mēdz būt neregulāri (21. attēls).

Attēls 21. attēls & # 8211 Granīta / kaļķakmens uzmācīgs kontakts (Sintras kalns, Portugāle).

Lai arī šīs ielaušanās notiek lielā dziļumā, saimniekakmeņi joprojām ir diezgan trausli, un magma var iekļūt caur pakaišu plaknēm un savienojumiem, veidojot dambju un sliekšņu labirintu pāri saimniekakmenim plutona tiešā tuvumā (1. attēls). 21B).

21. attēlsB & # 8211. Granīta dambju un sliekšņu labirints, kas sagriež kaļķakmeņus, kas ieskauj Sintras granītu (eskalnes augstums, apmēram 20 m) (Sintras kalns, Portugāle)

Citas šīs ielaušanās, kas notiek lielā dziļumā, un fakts, ka tām parasti ir ļoti lieli apjomi, ir tādas, ka šai magmai ir ļoti ilgs laiks atdzist, izņemot kontakta marginālos apgabalus, ļaujot attīstīties rupji graudainiem ieži. Bieži vien, tā kā dažas vielas kristalizējas vieglāk nekā citas, tās izaug līdz salīdzinoši lielākam izmēram, piemēram, laukšpata kristāliem granītā. Šādos gadījumos tiem ir porfirīta struktūra (21.C attēls).

Attēls 21C & # 8211 Porfirīta granīts, kur lielie laukšpata kristāli atgādina zirga zobus.

Vai arī, ja magmā ir daudz gaistošo vielu, tai bieži ir saistītas hidrotermiskas pegmatītiskas (īpaši rupji graudainas) vēnas, radot lieliski attīstītus kristālus (22. attēls).

22. attēls un # 8211 Pegmatītiskie minerāli: muskovīta grāmata (aizmugure) (Pērta, Kanāda) melnā turmalīna, sarkanā un zaļā turmalīna un zilā berila (priekšā) (Ligonha, Mozambika) Wolframite (Panasqueira, Portugāle)

2.3. Magmatiskā diferenciācija

Magmatiskā diferenciācija jau tika pieminēta (2.1. Punkts), bet šeit es tikai atsaucos uz diviem diezgan unikāliem piemēriem - Boula magmatisko kompleksu Indijā un Bushveld magmatisko kompleksu (B.I.C.) Dienvidāfrikā. Abiem šiem magmatiskajiem lopolītiem ir pamata līdz ultrabāzes sastāvs, kas nozīmē, ka iebrūkošajai magmai jau ir bijusi ievērojama ķīmiskā diferenciācija no sākotnējās apvalka magmas.

2.3.1. Diferenciālā kristāla nostādināšana

Atdzesējot iepriekšminēto magmatisko kompleksu ielauztajās kamerās, notika turpmāka diferenciācija dažādu minerālu nosēšanās ātruma dēļ, jo tie kristalizējās augšpusē, vēsākajā zonā un lēnām nokrita apakšā. Iemesls, kāpēc šie divi gadījumi ir tik iespaidīgi, ir tāpēc, ka abas kopas sastāv no gaišas krāsas elementa, peridotīta Indijā un anortozīta Dienvidāfrikā, kas ir slāņaini ar melnu elementu - hromītu. Arī pēdējo īpatnējais svars ir daudz lielāks nekā jebkuram no pārējiem diviem, tādējādi ļaujot daudz skaidrāk nošķirt attiecīgos minerālus (23. un 24. att.).

23. attēls un # 8211. Magmatiska diferenciācija ar kristālu nosēšanos (Boula, Orissa, Indija).

24. attēls un # 8211. Magmatiska diferenciācija ar kristālu nosēdināšanu (Dwars River, Dienvidāfrika).

Vēl viens, bet cita aspekta piemērs ir šķirotie pakaiši, kas redzami 25. attēlā. Es nekad neesmu redzējis sedimentos tādu pilnību. Šajā gadījumā mums ir granulēts magnetīts, kas veido secības pamatu, un laukšpata kristālu daudzums pakāpeniski palielinās uz augšu, tāpat kā nogulsnēs, smagākām kopām vispirms sasniedzot dibenu. Šī iespaidīgā līdzība starp normālu sedimentāciju un kristālu nosēšanos sākotnēji liek Dienvidāfrikas ģeoloģijas skolai uzskatīt, ka B. I. C. bija metamorfozēta nogulumu secība.

25. attēls un # 8211. Novērtēti pakaiši, nosēdinot kristālu (skats ir aptuveni 1 m augsts) (Dwars River, Dienvidāfrika).

Arī sekojošie BIC piemēri joprojām parāda pārsteidzošu līdzību ar sedimentāciju, bet tas, ko es vēlos uzlabot, ir magmatisko kristālu nosēdināšanas īpašības. Tāpēc es sāku ar attiecīgā sektora stratigrāfijas kolonnas parādīšanu ar tās lieliski precīzi definēto un viegli korelējamo nepārtraukto stratigrāfisko secību, ieskaitot dažādu komponentu konsekventos biezumus, kas apkopoti 25B attēlā. No augšas un izmantojot Impala Platinum Mines terminoloģiju, mums ir Hangwall 1 (HW1), kas ir nepieciešams, kam seko lejup Bastarda rifs, ko veido vidēji graudains piroksenīts ar nosaukumu & # 8220bastard & # 8221, jo tajā nav platīna. Zemāk mums ir plankumainā anortozīta vidējais 3 (M3) horizonts, kam seko attiecīgi plankumainā anortozīta un Nanna M2 un M1. Pēc tam mums ir Merensky rifs, kas sīkāk parādīts tālāk.

25. attēls & # 8211. Bušvelda magmatiskā kompleksa nogulumu kolonna netraucētā Merensky rifa apkārtnē (nav mērogā).

Pirmkārt, ņemiet vērā, ka 6. pamatnes (FW6) pamatnē, tieši virs nepārtrauktās piroksenīta joslas, kas nosaka tā apakšējo kontaktu, ir rupji graudainu piroksenīta mezglu horizonts ar vidējo diametru 15 cm (25. att. C). Tos lokāli dēvē par “piroksenīta laukakmeņu horizontu” (25.B attēls), un tie parasti ir konsekvents sekvences sektors.

Attēls 25C & # 8211 Normāls piroksenīts & # 8220akmens & # 8221 horizonts, apmēram 50 cm virs atšķirīgās piroksenīta joslas (Bafokengas raktuves, Rustemberga, Dienvidāfrika).

Tomēr, kā parādīts 26. attēlā, šķiet, ka viens no šiem & # 8220akmeņiem & # 8221, ievērojami lielāks nekā parasti, ir nokritis caur jau nosēdušās piroksenīta joslas daļēji šķidro putru. Ņemiet vērā, ka “laukakmens”, iespējams, nevar būt pilnīgi ciets, jo tas izskatās tā, it kā tas būtu diezgan noplucis malās. Fotoattēli 25C un 26 tika uzņemti gar vienu no raktuvēm 2 m attālumā viens no otra, un es domāju, ka šis piemērs ir diezgan noderīgs, lai palīdzētu izprast kristālu nosēdināšanas vides jēdzienu.

26. attēls un # 8211 piroksenīta “laukakmens”, kas krīt cauri piroksenīta joslai (Bafokengas raktuves, Rustemberga, Dienvidāfrika).

2.3.2 & # 8220Pott Holes & # 8221 Merensky rifā

Ar platīnu nesošo Merensky Reef (MR) parasti ir atbilstošs BIC horizonts, un tiek pieņemts, ka šī josla ir pirmais slānis pēc tam, kad nosēdināšanas kamerā tika ievadīts jauns magmas pieplūdums, paaugstinot tā temperatūru un ievadot platīnu. Tāpēc MR ir pegmatitiska tekstūra, ar daudz rupjāku graudu izmēru nekā slānis, kas atrodas tieši zemāk, apmēram 3 m biezajam, veidojot pamatni 1 (FW1). Turklāt temperatūras paaugstināšanās noved pie konvekcijas strāvu veidošanās nosēdināšanas kamerā, izraisot neregulārus virpuļus, kas vietām traucēja jau nosēdušos kristālus, attīstot to, ko lokāli sauc par “bedrēm”.

Mans pirmais piemērs šīm bedrēm tika izvēlēts, jo tas iekļaujas fotogrāfijas rāmī. Lai gan tas ir melnbalts, pievienotie marķējumi skaidri parāda, kāpēc šie pārkāpumi tiek saukti par bedrēm (26.B attēls). Tas arī parāda, ka MR veido pegmatīts piroksenīts ar nepārtrauktām plānām hromīta šuvēm pamatnē, kā arī augšpusē, un to klāj vidēji graudains piroksenīts. Tālāk fotoattēla centrā MR pegmatīts ir “izgriezis” FW2, 50 cm biezu anortozīta joslu, kā arī apmēram 30 cm FW3. Tomēr ņemiet vērā, ka netraucētās secības novērošana (25B. Att.) Norāda, ka patiesībā tas, kas parādīts 26. attēlā, ir tikai ievērojami lielākas bedres apakšējā daļa, jo FW1 vispār nav. Tas ir, šī bedre faktiski sasniedz kopējo dziļumu aptuveni 4 m, un fotoattēlā ir redzama tikai tās centrālā zemākā daļa.

26. attēls & # 8211. Bedres paraugs Merensky rifā (Bafokengas raktuves, Dienvidāfrika).

Šis piemērs ir ārkārtējs. Pārsvarā bedrītes ir daudz lielākas, tāpat kā 27. attēlā redzamā, kur mēs redzam tikai daļu no bedres ar labajā pusē esošo MR pegmatītisko piroksenītu, kas praktiski vertikāli saskaras ar raibu anortozītu. Šis anortozīts tiek interpretēts kā bedres centra piepildījums un parāda neskaidru horizontālā slāņa ierosinājumu, kas atbilst pēdējam klusākajam kristālu nosēšanās periodam.

27. attēls un # 8211 Merensky rifa “bedres” mala (Bafokengas raktuves, Rustenberga, Dienvidāfrika).

Noslēgumā 28. attēls ir skaidrojošs šķērsgriezums pa dimanta urbumu, kas krustojās ar lielu bedri, un es domāju, ka tas palīdz izprast situāciju. M3 un M2 ir klāt, bet, pat ja M1 nav, mēs varam pieņemt, ka MR (rozā josla) diagrammas augšdaļā atrodas netraucētā stāvoklī. Tālāk urbums krustojās ar citu raibu anortozītu, ko interpretēja kā bedres iekšējo aizpildījumu. Tālāk nāk vēl viens MR horizonts, kas šoreiz sastāv no ļoti plānas hromīta šuves. Tālāk ir nepieciešams (FW1), zem kura mums bedrītes pamatnē ir MR pēdējais segments, kas sastāv no diezgan bieza hromīta horizonta, kas ir ļoti bagāts ar platīnu, un ko pasargā raibs anortozīts, kas interpretēts kā FW4 pārstāvis. Citiem vārdiem sakot, šīs & # 8220 bedres & # 8221 aptuvenais dziļums ir nedaudz virs 12 m.

28. attēls un # 8211 “bedres” malas shematiska interpretācija, ko šķērso dimanta urbuma izpētes caurums (Maricana, Dienvidāfrika).


8.2: magmatiskā akmens izcelsme - ģeozinātnes

Vienkāršākais un intuitīvākais veids, kā iepazīties ar ģeoloģiskajām iezīmēm, ir aplūkot attiecības starp tām. Lai to izdarītu, ir daži vienkārši noteikumi, no kuriem dažus mēs jau apskatījām 6. nodaļā. Piemēram, superpozīcijas princips nosaka, ka nogulumu slāņi tiek nogulsnēti secīgi un, ja vien visu secību nav tektoniskie procesi vai izjaukti vainas dēļ, apakšā esošie slāņi ir vecāki nekā augšpusē esošie slāņi. The iekļaušanas princips noteikts, ka visiem iežu fragmentiem, kas ietilpst klintī, jābūt vecākiem par klintīm, kurās tie ietilpst. Piemēram, a ksenolīts magmatiskajā iežā vai nogulumu klintī jābūt vecākam par klinti, kas to ietver (8.6. attēls).

8.6a attēls Diorīta ksenolīts, kas iestrādāts bazalta lavas plūsmā, Mauna Kea vulkānā, Havaju salās. Lavas plūsma notika kādu laiku pēc tam, kad diorīts atdzisa, tika pacelts un pēc tam sarucis. (Āmurs ar skalu) [SE]

8.6b. Attēls Slānekļa šķembas, kas iestrādātas Gabriola formācijas smilšakmenī, Gabriolas salā, B.C. Slānekļa gabali tika sagrauti, kad smilšakmens nogulsnējās, tāpēc slāneklis ir vecāks par smilšakmeni. [SE]

The transversālu attiecību princips teikts, ka jebkurai ģeoloģiskai iezīmei, kas šķērso vai pārtrauc citu objektu, jābūt jaunākai par traucēto. Piemērs tam ir dots 8.7. Attēlā, kurā parādīti trīs dažādi nogulumu slāņi. Apakšējo smilšakmens slāni izjauc divi vainas, tāpēc mēs varam secināt, ka defekti ir jaunāki par šo slāni. Bet, šķiet, ka kļūdas turpinās ogļu šuvē, un tās noteikti neturpinās augšējā smilšakmens. Tātad mēs varam secināt, ka akmeņogļu šuve ir jaunāka par kļūdām (jo tā tās izjauc), un, protams, augšējais smilšakmens ir jaunākais no visiem, jo ​​tas atrodas ogļu šuves augšpusē.

8.7. Attēls. Superpozīcija un šķērsvirziena attiecības krīta laika Nanaimo grupas klintīs Nanaimo, BC. Akmeņogļu šuve ir aptuveni 50 cm bieza. [SE]

Vingrinājumi

8.1. Vingrinājums Transversālas attiecības


Šeit parādītajam atsegumam (Horseshoe Bay, BC) ir trīs galvenie klinšu veidi:

1. Bifeļkrāsas / rozā felšīna uzmācīgā magmatiskā klints ir nedaudz neregulāras masas, kas virzās no apakšējās labās puses uz kreiso augšējo pusi

2. Tumši pelēks metamorfēts bazalts

3. 50 cm plats, gaiši pelēks, felsisks, uzmācīgs magmatiskais aizsprosts, kas stiepjas no kreisās puses apakšdaļas līdz vidējam labajam - nobīdīts vairākās vietās

Izmantojot iepriekš izklāstīto transversālo attiecību principu, nosakiet šo trīs iežu tipu relatīvo vecumu.

(Blakus vertikālajām svītrām tiek izurbti urbumi. Attēls ir aptuveni 7 m garš.) [SE foto]

An neatbilstība represents an interruption in the process of deposition of sedimentary rocks. Recognizing unconformities is important for understanding time relationships in sedimentary sequences. An example of an unconformity is shown in Figure 8.8. The Proterozoic rocks of the Grand Canyon Group have been tilted and then eroded to a flat surface prior to deposition of the younger Paleozoic rocks. The difference in time between the youngest of the Proterozoic rocks and the oldest of the Paleozoic rocks is close to 300 million years. Tilting and erosion of the older rocks took place during this time, and if there was any deposition going on in this area, the evidence of it is now gone.

Figure 8.8 The great angular unconformity in the Grand Canyon, Arizona. The tilted rocks at the bottom are part of the Proterozoic Grand Canyon Group (aged 825 to 1,250 Ma). The flat-lying rocks at the top are Paleozoic (540 to 250 Ma). The boundary between the two represents a time gap of nearly 300 million years. [SE ]

There are four types of unconformities, as summarized in Table 8.1, and illustrated in Figure 8.9.

Unconformity Type Apraksts
Nonconformity A boundary between non-sedimentary rocks (below) and sedimentary rocks (above)
Angular unconformity A boundary between two sequences of sedimentary rocks where the underlying ones have been tilted (or folded) and eroded prior to the deposition of the younger ones (as in Figure 8.8)
Disconformity A boundary between two sequences of sedimentary rocks where the underlying ones have been eroded (but not tilted) prior to the deposition of the younger ones (as in Figure 8.7)
Paraconformity A time gap in a sequence of sedimentary rocks that does not show up as an angular unconformity or a disconformity

Table 8.1 The characteristics of the four types of unconformities

Figure 8.9 The four types of unconformities: (a) a nonconformity between non-sedimentary rock and sedimentary rock, (b) an angular unconformity, (c) a disconformity between layers of sedimentary rock, where the older rock has been eroded but not tilted, and (d) a paraconformity where there is a long period (millions of years) of non-deposition between two parallel layers. [SE ]


3.5 IGNEOUS ROCK FORMATION—INTRUSIVE VS. EXTRUSIVE

The different crystal sizes and presence or absence of glass in an igneous rock is primarily controlled by the rate of magma cooling. Magmas that cool below the surface of the earth tend to cool slowly, as the surrounding rock acts as an insulator, which slows the rate of cooling. Magma that stays below the surface of the earth can take tens of thousands of years to completely crystallize, depending on the size of the magma body. Upon inspection of this rock, you would see that it is composed of minerals that are large enough to see without the aid of a microscope. Any igneous rock sample that is considered to have a phaneritic texture (or porphyritic-phaneritic), is referred to as an intrusive rock, as it is derived from magma that intruded the rock layers but never reached the earth’s surface.

If magma reaches the earth’s surface, it is no longer insulated by the rocks around it and will cool rapidly. Magma that reaches the earth’s surface through a fissure or central vent will lose some of its dissolved gas and becomes lava, and any rock that forms from lava will have either an aphanitic texture due to fast cooling, or a glassy texture due to very fast cooling. Flowing lava may continue to release gas while cooling this is typical of mafic lava flows. If the lava hardens while these gases are bubbling out of the lava, a small hole or vesicle may form in the rock, the term “vesicular” is given to the rock to indicate the presence of these vesicles. For example, a basalt with vesicles is called vesicular basalt (Figure 3.7). These vesicles can be filled with a secondary mineral, such as quartz or calcite, long after the rock was formed these filled vesicles are known as “amygdaloids”, giving an amygdaloidal texture (e.g. Figure 3.8).

Figure 3.7 | An aphanitic mafic rock (basalt), with gas escape structures called vesicles. Arrow points to one vesicle that is

1cm in diameter. This is an example of another texture type, called vesicular texture, and the name of this rock is a vesicular basalt.
Source: Karen Tefend (2015) CC BY-SA 3.0 view source

Figure 3.8 | An aphanitic mafic rock (basalt) with amygdaloids, which are vesicles filled with a secondary mineral. Arrows point to amygdaloids that are both partially and completely filled. This is an example of another texture type, called amygdaloidal texture, and the name of this rock is an amygdaloidal basalt.
Source: Joyce M. McBeth (2018) CC BY 4.0 view source

Aphanitic rocks and rocks with a glassy texture are also known as extrusive igneous rocks, as the magma was extruded onto the surface of the earth. Porphyritic-aphanitic rocks are also considered to be extrusive rocks, as these rocks began crystallizing under the earth’s surface, forming visible crystals, but this magma later emerged onto the surface as lava, crystallizing to form an extrusive igneous rock with a porphyritic-aphanitic texture.

Figure 3.9 | Chart showing some common igneous rock textures and compositions. MCI is the mafic colour index, or the percentage of dark coloured ferromagnesian minerals present. Recall that any composition can be phaneritic, aphanitic, porphyritic or glassy. Vesicular texture is not as common and is only seen in some aphanitic rocks.
Source: Karen Tefend (2015) CC BY-SA 3.0 view source

A summary of the terms used to classify the igneous rocks are provided in Figure 3.9 in order to help with the identification of the igneous rock in this lab. Refer to the preceding figures for further help.


8. Prospecting

Grass roots exploration is the general term for the very initial stage of prospecting that starts from a zero base, that is, neither geological maps, nor aerial photos are available, and often not even topographic maps. Of these, my first experience was in Mozambique in 1972, when communication with the outside world was a very precarious land line and some times, when we were lucky, a fax, both by means of the post office at the nearest village, which was about 150 km away. I do not think it appropriate here, to go into the prospecting work itself which consists of mapping, sampling, drilling, data interpretation and synthesising. However, under advanced prospecting I will show some photos referring to sampling which overall, I think, takes most of the prospecting time.

8.1.1 Transport

In areas of grass roots exploration, most of the times even the main roads are simple tracks across the veld. Hence a tough reliable 4 wheel drive vehicle is fundamental as this example, still in Mozambique and which was my baptism of bundu bashing, indicates. Figure 143 shows the end of my successful attempt of taking my lovely car out of a river side mud bog. I was alone, and it took me 4 hours to get it out.

Figure 143 – Bogged down in deep Africa (Porto Amélia District, Mozambique).

Just for comparison purposes I also show the same kind of experience, but in Portugal in 1996 (fig. 144). This time it was easy, we only had to call the local farmer to bring his tractor and pull us out. So, not only was this in a different continent, but also 24 years later.

Figure 144 – Bogged down in paradise (Alentejo, Portugal).

What I want to make clear is that if I had the fancy comfortable white car in Africa, even today, it would take me perhaps weeks to get it out, if at all. This because today’s sophisticated jeeps have so many complicated electronic gismos that one needs to have a highly qualified, not just mechanic, but a well equipped garage within easy reach. Unfortunately I’m now considered too old by the powers that be, to continue prospecting. One thing is for sure though, if I did go, the jeep I would choose is the Indian manufactured Mahindra (fig. 145). It is incredibly robust and has a totally old fashioned simple, reliable engine that will go anywhere and the only assistance it needs is regular greasing and any simple mechanic assistant to deal with minor difficulties. Just as an interesting memory of my stay in India, notice the jeep’s front decorations with the string of flowers and the painted swastikas. This is a must to make sure the car is accepted by the gods.

Figure 145 – One of our local 4-wheel drive vehicles (Orissa, India).

8.1.2 Accommodations

Even in many remote parts of Africa it is often possible to organise a side farm building or similar locations to use as living and working quarters. When that is not possible, as in my stay in Angola, one has to organize camping facilities which must have a minimum of practicality and comfort. My full staff (fig. 146) consisted of one local geologist, one local person of the correct tribe and political affiliations, one overall organizer, two security guards (hence the guns), one cook with an assistant and two laborers. I was fortunate to find a very reliable and professional organizer, Vete Willy, who not only built our camp but also kept it going, always in impeccable conditions. He is not in the picture because, other than me, he was the only one capable of using the camera.

Figure 146 – My Angolan prospecting staff and me in the vicinity of our camp at Bentiaba.

I was working for a medium sized mining company but, not so far away, there was the camp of a very large mining group, who also had to arrange a camp and whose chief geologist I became acquainted with. Since I have pictures of both camps it is interesting to put them side by side. The dimension difference is impressive. Two of my whole camps (fig. 147)

Figure 147 – The entrance to my prospecting camp (Bentiaba, Angola).

would fit within the entrance area of the other camp (fig. 148). Or putting it another way, when there are funds, much more can be done in a much shorter period, and in much more efficient working conditions.

Figure 148 – Camp site entrance of a large mining group and the chief geologist’s caravan (Caama region, Angola)

The fleet difference is also striking. Figure 149 shows my two cars,

Figure 149 – My camp, and whole vehicle fleet, my tent and the office (Bentiaba, Angola).

and figure 150 shows part of the, let us call opposition, fleet. Also shown in my camp is my tent in the foreground and the office tent in the middle ground. Fortunately this little office was strictly for rough work. We did have a comfortable house and office at the nearest town.

Figure 150 – Partial vehicle fleet of the opposition (Caama region, Angola).

Going now to the eating facilities, the comparison continues to be striking. Not only is there a great difference in space, but also the accommodation and the furniture. My little dining hut (fig. 151) was built with the minimum of the essentials.

Figure 151 – The dining room of my camp (Bentiaba, Angola).

The other one even had a TV, with its dish aerial at the left edge of figure 152 . One must be fair though, I did have a satellite phone and it worked pretty well. It was not as bad as in Mozambique but, after all, I was in Angola in 1997/8, that is, 26 years later.

Figure 152 – The dining facilities of the opposition (Caama region, Angola).

Finally, the ablution facilities. Our toilet (fig. 153) was the long drop method and to reduce unpleasant smells it was sufficiently far away, outside the camp area and on the correct side of the prevaling winds.

Figure 153 – My camp’s toilet facilities (Bentiaba, Angola).

Notice that the opposition even had a water pump so that one could have a nice cleansing shower at the end of the day (fig. 154). In my case, to wash we had to go to the nearby river and use the remaining water pools during the dry season. I will never forget though, the most enjoyable showers I had. During the rainy season it practically rained every day, and often late in the afternoon, that is, at the correct time to clean all the work day dirt and sweat. I would undress in my tent, come out with the soap and use the rain as a shower. It was divinely refreshing and it lasted long enough for me to complete the job. It is definitely a lovely memory.

Figure 154 – The oppositions ablutions area (Caama region, Angola).

8.2 ADVANCED PROSPECTING

8.2.1 In the Field

After basic geological mapping, trenching is often used, especially over areas with poor or no outcrop. Additional geological mapping is done along them and, when applicable, tentative initial trench sampling will also be considered (fig. 155).

Figure 155 – Trenching along very weathered strata (Trás-os-Montes, Portugal)

Nowadays, after detailed mapping as well as soil, trench and rock outcrop sampling, if the indications are positive a drilling programme will be planned. In the old days short underground adits into the hill sides would be cut or, in flatter areas they would sink small shafts from which adits would be cut, generally along strike. In present day prospecting sites it is frequent to encounter such old workings. Since geologists are eternal optimists, the assumption is that whoever was there before did not prospect well enough or, most likely, the price of the resource concerned was not high enough to make the venture viable at that stage. Obviously, these old workings are always very closely scrutinized since they will add valuable data at practically no additional cost (fig 156).

Figure 156 – Preparing to go down a prospecting shaft (Alentejo, Portugal).

Returning to the rock outcrop sampling, it is most advantageous where the outcrop is good and continuos, since it is much cheaper than drilling. In the old days the sampling was done by chipping the rock with a chisel and hammer but now there are diamond circular saws that do not need water to cool. It makes the exercise much simpler and faster, although a bit dusty, hence the masks (fig. 157).

Figure 157 – Sampling team at work (Boula, India).

Figure 158 shows the sample groove and respective number.

Figure 158 – Sample groove and respective number (Boula, India).

At this stage, if all indications are positive, a drilling programme is planned and budgeted. It is now fundamental to prepare a yard to store the drilling core and also a sample preparation laboratory where the samples can be cut crushed quartered, a portion sent to an assaying laboratory and the remainder kept for potential future use (fig. 159). Naturally this sample laboratory must have all the necessary equipment to prevent contamination. For the more basic prospecting facilities the core is simply split and half is sent for assaying.

Figure 159 – Initial stage of preparation of future core shed, left, and sample preparation lab, right (Boula, India).

Drilling especially in new areas, is done not only for sampling purposes, but primarily to assist with the identification and interpretation of the rock assemblage where the ore is located. For that, not only must each hole be meticulously geologically logged, but more important still, when sufficient holes have been drilled, the core of as many of the holes as possible, must be laid side by side to facilitate in the identification and correlation of the constituents present, in order to determine the local stratigraphy, hence the need for a large yard. Figure 160 is the core yard where I was fortunate enough, at a very early period of my career, to be present during the initial stages of a diamond drilling programme in the Bushveld Igneous Complex and assist a very capable senior colleague. His good understanding of the stratigraphic principals lead to the identification of all the individual units immediately above and below the Marensky Reef (item 2.3 Magmatic Differentiation), so necessary for a successful final synthesis.

Figure 160 – Very well planned Core shed and yard (Springs, South Africa).

8.2.2 In the Mine

Prospecting is not done only to find new ore resources in new areas. Within a working mine prospecting must continue throughout its life time to maintain a detailed advanced knowledge of the location and grade of the ore ahead of the working face. For this, in the Witwatersrand gold mines, there was a continuous diamond drilling programme at the faces of all advancing development drives.

Also, within already working mines a possibility might occur requiring the reevaluation of an additional existing mineral which was previously considered uneconomical. This is what happened at a chrome mine at Boula in India, where platinum was identified and it was hoped it might have sufficient grade to be exploited as well. The first step to ascertain this possibility was to sample the chromite waste dumps (fig. 161). The little markers seen all over the stone pile actually form a well delineated sampling grid. It is possible that the sampling method selected, which only used chips cut from every piece of rock within the delineated square might not be adequate, but that is how it was done. The next stage was to sample the chromite ore exposed at the open cast pit (fig. 157). This would be followed by a drilling programme for which the necessary core shed and sampling lab were already being prepared (fig. 159). At that stage I left the project.

Figure 161 – Chrome mine waste dump sampled for platinum (white tags on little metal rods) (Boula, India).

8.2.3 Sampling

As already mentioned, sampling is a vital part of prospecting without which a factual synthesis is not possible. Thus, its correctness and reliability is fundamental. Even though figures 162 and 163 actually represent stope sampling for grade control in a mine, they are good examples to show the basic importance of strictly adhering to a statistically predetermined grid. The yellow lines are actually the markings of each sample. When I left the gold mines the hammer and chisel chipping method was still being used, hence the shape of the area to be sampled. Careful examination of figure 162 shows very nice looking buckshot pyrite just to the left of the sampling line. This means good gold values, because there was a direct relationship between buckshot and gold. Since there is no buckshot at the sample location, its gold value will most likely be poor. However, if the sampling position is moved to include the buckshot, we are no longer dealing with a statistically valid sample but rather with a bias grab specimen.

Figure 162 – Underground single channel sampling for gold in the Witwatersrand, South Africa.

In figure 163 we are dealing with an ore horizon consisting of various conglomerate bands separated by quartzite, termed internal waste because, as it should be expected, it never carried any gold. In the present case, for a detailed study and considering the abrupt changes in thickness of the conglomerates the sampling zone consists of four adjoining sections.

Figure 163 – Underground detailed sampling for gold in the Witwatersrand, South Africa.


Request permission to reuse content from this site

1 Introduction and Occurrence.

1.1 The Importance of Fieldwork.

1.2 The Global Picture – Igneous Rocks in Relation to Regional Tectonics.

1.3 Mode of Occurrence of Igneous Bodies.

2 Field Skills and Outcrop Structures.

2.2 Preparing Maps and Basic Mapping.

2.3 Notebooks and Data Recording.

2.4 Primary Outcrop Structures.

2.5 Secondary or Late Stage Outcrop Structures.

2.6 Outcrop Contact Relationships.

2.7 Summary of Igneous Outcrop Descriptions.

3 Igneous Textures and Classification.

3.2 Colour and Composition.

3.3 Texture, Grain-Size/Shape and Fabric.

3.4 Mineral Identification.

3.5 Naming and Classification.

4 Volcanics 1 – Lava Flows.

4.1 Lava Flow Emplacement Mechanisms.

4.2 A Compositional Divide for Lava Flows.

4.3 Mafic/Basaltic Lava Flows.

4.5 Pillow Lavas and Hyaloclastites.

5 Volcanics 2 – Pyroclastic Rocks.

5.1 Structures, Textures and Classification.

5.2 Pyroclastic Flows and Ignimbrites.

5.4 Water/Magma and Sediment/Magma Interactions.

6 Shallow-Level Intrusions.

6.2 Working Out Emplacement History.

6.3 Volcanic Plugs and Diatremes.

6.4 High-Level Subvolcanic Intrusions.

7.2 General Features and Occurrence.

7.4 Internal Structures and Textures.

7.7 Distinctive Granitoid Textures.

7.9 Summary of the Field Characteristics of Granitic Complexes.

8.1 General Features and Occurrence.

8.2 Continental Mafic-Ultramafic Intrusions.

8.5 Summary of the Field Characteristics of Mafic-Ultramafic Intrusions.

9 Magma Mixing and Mingling.

9.4 Synplutonic Dykes and Sills.

9.5 Magma Mingling in Subvolcanic and Volcanic Environments.

10 Mineralisation and Geotechnical Properties.

10.1 Mineralisation and Key Minerals.

10.2 Mineralisation in Layered Mafic Intrusions.

10.3 Geotechnical Properties of Igneous Rocks.

10.4 Rock Mass Classification.


Glossary

Calcareous – Contains calcium carbonate (calcite) or calcium-magnesium carbonate (dolomite). Will fizz when dilute hydrochloric acid (HCl) is placed on a sample. Calcite will fizz vigorously. Dolomite will fizz gently. Limestone, dolomite, and marble are common calcareous rocks. Other rocks may also be calcareous.

Claystone – A sedimentary rock in which more than 50 percent of the particles are less than 0.00015 inches in diameter. Grains are too small to be visible as individuals, giving the rock a smooth appearance. It looks like clay that has been hardened into rock. It does not have the fine layering of shale.

Coal – A black, relatively lightweight rock composed of accumulations of plant matter converted by pressure and heat.

Conglomerate – A sedimentary rock with rounded pebbles that are greater than 0.08 inches in diameter. It has an appearance somewhat like concrete, with pebbles cemented together by finer-grained material.

Dolomite – A sedimentary rock composed of magnesium (Mg), calcium (Ca) and carbonate (CO3). Also called dolostone. It reacts to dilute hydrochloric acid, but not as vigorously as will limestone or marble. Surfaces that have been powdered by scratching (or by scraping during drilling) may react more readily. Dolomite is generally gray or tan in color. Grain size ranges from small, visible crystals to grains that are too small to see individually.

Dike – A tabular body of igneous rock that cuts across the bedding or foliation of the surrounding rock. Most dikes in Pennsylvania are composed of diabase, a dark-colored igneous rock.

Foliated – A property of metamorphic rocks where a planar feature exists, either due to the orientation of platy grains, or the separation of different minerals into bands. Foliated rocks include slate, phyllite, schist, and gneiss.

Gneiss – A metamorphic rock characterized by alternating light and dark-colored bands. Color is determined by the minerals present in each layer. One color usually predominates, such that a gneiss can be categorized as either a light crystalline rock or a dark crystalline rock. The mineral grains in a gneiss are large enough to be easily visible. Most of the grains are relatively equidimensional, meaning that they are more like little chunks than like plates or sheets.

Limestone – A sedimentary rock composed of calcium (Ca) and carbonate (CO3). Its most obvious defining characteristic is that it reacts vigorously to dilute hydrochloric acid. Limestone is generally gray or tan in color, although they can be dark gray or black. Grain size ranges from small, visible crystals to grains that are too small to see individually. Limestone may contain fragments of fossil shells.

Marble – Metamorphosed limestone and dolomite. Marble is composed of large crystals of calcite or dolomite that sparkle when light reflects off of their flat surfaces. In Pennsylvania, marble is white or very light gray, and generally contains flakes of golden-brown or white mica. It reacts to dilute hydrochloric acid. Marble can be scratched by a knife.

Mica – A series of minerals that form thin sheets. Mica is found as layers in schist, phyllite, and some gneisses, and as flakes in marble and some sandstones. Several varieties that are common in Pennsylvania are white (usually appears silver-gray), black, or golden-brown. Mica has a glassy or metallic appearance.

Phyllite – A fine-to-medium grained, layered metamorphic rock. Mica grains are just large enough to be visible. Rock surfaces are smooth and have a satiny sheen. Layers tend to be fairly planar, and the rock splits easily along them. The most common colors are silvery gray or greenish gray.

Quartzite – A very hard rock composed almost entirely of quartz. In the metamorphic variety, quartz grains are interlocked like puzzle pieces. Grains are usually relatively large. In the sedimentary variety, sand-sized quartz grains are cemented together by fine-grained material of the same composition. Quartzite is generally white or beige. Quartzite is harder than steel and cannot be scratched by a knife.

Sandstone – A sedimentary rock in which more than 50 percent of its particles are sand-sized (0.002–0.08 inches in diameter). It looks like sand held together by cement. Sandstones can be found in a variety of shades of white, red, green, and gray.

Schist – A metamorphic rock dominated by coarse-grained mica arranged in layers. The layers tend to be wavy or bumpy, and separated by granular layers usually dominated by quartz. Large crystals of other minerals are common. One of these other minerals is garnet – dark red, rounded, pinhead- to pea-sized or larger. Rock surfaces have a shiny, sparkly, or sequined appearance. Schist usually appears silver-gray due to the abundant mica.

Shale – A finely layered sedimentary rock similar in grain size to claystone, but that breaks out into thin sheets or plates parallel to the layers. Shale is found in many shades of gray, black, red, and green.

Siltstone – A sedimentary rock in which more than 50 percent of its particles are silt-size (0.00015–0.002 inches in diameter). Visually indistinguishable from shale and claystone, it feels slightly gritty between the teeth.

Slate – A very fine-grained layered metamorphic rock that splits into thin sheets. Grains are too small to be individually visible, giving the rock a smooth appearance. Surfaces are dull and tend to be absolutely flat. The most common colors are black and shades of gray. Slate is commonly used for roofing and pavers. In Pennsylvania, slate is found ONLY in the southeastern quarter of the state. The most important locations are in Lehigh, Northampton, York, and Lancaster Counties. Lesser occurrences are in Adams, Berks, Carbon, Dauphin, and Lebanon Counties.


Skatīties video: Израиль. Иерусалим. Старый город. Яффские ворота и их окрестности (Septembris 2021).