Курсовая работа: Оценка условий кристаллизации ареального вулканизма Срединного хребта Камчатки

Данная работа посвящена изучению ареальных базальтов северной части Срединного Хребта (Камчатка) и оценки их физико-химических условий образования. Исследования проводились на основе геологического материала (в основном образцов оливиновых базальтов из лавовых потоков), отобранного доцентом кафедры петрологии П.Ю. Плечовым в ходе полевых работ в районе г. Терпук в августе 2002 года на Камчатке.

Цель работы заключалась в оценки параметров кристаллизации магнезиальных магм северной части Срединного Хребта - температуры, давления, содержания воды и режима кислорода. Другой целью работы являлось получение основных навыков лабораторной работы с геологическим материалом (разделение пород на монофракции, изготовление и подготовка препаратов для микрозондового анализа, описания препаратов и шлифов), составления и ведения лабораторной документации, оперирования с базами экспериментальными данных, и использования компьютерных расчетных методов.

Петрографическое изучение шлифов, отдельных зерен минералов, твердофазных и расплавных включений проводилось с целью общего описания породы, выделения парагенезисов и определения порядка кристаллизации. Для оценок исходного состава расплава анализировались гомогенизированные расплавные включения во фенокристаллах оливина. По анализам составов расплавных включений, оливинов и шпинелей, данным расчета по программе КОМАГМАТ, моделирование равновесия шпинель - расплав были получены оценки физико-химических условий образования ареальных базальтов района г. Терпук.

Всего в ходе выполнения данной работы было сделано 50 микрозондовых анализов минералов и стекол, описано 2 шлифа и просмотрено 40 отдельных зерен оливина. Кроме того, была выполнена серия закалочных экспериментов с зернами оливина, содержащими расплавные включения. Для калибровки математических моделей и сопоставления расчетных результатов с анализами интенсивно использовалась база петрографических данных Inforex, насчитывающая около 300 экспериментальных работ.

Автор выражает особую благодарность своим научным руководителям Арискину А.А. и Плечову П.Ю. за оказание неоценимой помощи в написании курсовой, за ценные советы и сведенья, предоставленные ими в ходе работы.

Возможно вы искали - Реферат: Экономико-географическое положение

Хочется поблагодарить сотрудников лаборатории микрозондового анализа Коротаеву Н.Н. и Гусеву Е.В., без помощи которых не была бы проделана данная работа; Дирксена О.В. за предоставленный материал; сотрудников лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН - Николаева Г.С. и Бармину Г.С за объективные комментарии.

Рисунок 1. Топографическая схема района г. Терпук. На схеме обозначены лавовые потоки. Масштаб 1 : 100 000. Предоставлена О.В. Дирксеном (август 2002 года).

Краткая геология района исследования и отбор образцов.

Детальное геологическое исследование района Срединного Хребта, в том числе и района г. Терпук представлено в работе Огородова Н.В. <Вулканы и четвертичный вулканизм Срединного хребта Камчатки>. Представленный здесь краткий геологический обзор основан на данных этой монографии.

Срединный хребет Камчатки представляет собой крупную, сложно построенную горно-вулканическую систему, которая протягивается почти по оси полуострова и является его главным водоразделом, разделяя бассейны Тихого Океана и Охотского моря. Общая длина хребта 900 км., а ширина колеблется от 60-70 до 130 км. Южная граница его проходит по широте р. Плотниковой, на севере хребет заканчивается в районе Камчатского перешейка. Средние высоты хребта 1500-1600 м, более десяти вершин выше 2500 м, наивысшая отметка - вулкан Ичинский (3621 м), который является действующим вулканом [Огородов, 1972]. Гора Терпук (791 м) располагается в 1 км на север северо-запад от горы Кэбеней, в северной части Срединного Хребта. В ходе полевых работ в августе 2002 г. П.Ю. Плечовым были отобраны образцы пород, в основном базальтов, из данного района (см. приложение 1), которые и послужили исходным материалом для данной работы.

Гора Терпук находиться в районе Седанского вулканического района (от верховий р. Рассошиной до р. Халгинчевая). Этот район характеризуется преимущественным развитием щитовых вулканов, близких к исландскому типу. В данном районе сосредоточены наиболее крупные щитовые вулканы, в основном, голоценового возраста. Слившиеся основания многочисленных щитовых вулканов, которые составляют верхний ярус рельефа, образовывали обширное пологоволнистое нагорье. В этом же районе отмечаеться максимальная интенсивность ареального вулканизма. Седанский вулканический район - один из наиболее сложно построенных. В этом районе выделяют северную и южную часть. Южная часть, наиболее нас интересующая, приурочена к водораздельной части хребта, высоты которого не превышают 700-800 м. Анализы абсолютных отметок выходов четвертичных эффузивов пород фундамента, и его литологический состав показывают что в этом районе происходит резкое погружение фундамента. С востока и запада южная часть района (вулкан Кэбеней) четко ограничена сбросами и располагается в структуре грабена. Восточный борт грабена фиксируется не только по смещению кровли пород фундамента, но и хорошо выражен морфологически резким обрывом платообразных поверхностей в районе верховий рек Левой, Юклыа и Поворотной. Западный борт грабена морфологически выражен менне четко. Ширина грабена составляет около 36 км, его центральная часть заполнена мощными базальтовыми излияниями верхнечетвертичного и голоценового времени. Борта грабена сложены древнечетвертичными лавовыми покровами. Северная часть Седенкинского района ограничена также структурой грабена. В южный район выходят следующие, наиболее крупные вулканы: Кэбеней, Седанкинский, Горного Института, в северной - Леутонгей, Тузовский, Твитунуп, Титила. Характерно, что эшелонированные ряды заканчиваются наиболее крупными вулканами, а в центральной части, как правило, широко представлн ареальный вулканизм. Для района в целом характерно линейное расположение не только шлаковых и лавовых конусов, ни и вулканов.

В общем, Серединный хребет характеризуется весьма сложным, мозаичным тектоническим строением. На первый план выступает блоковая тектоника. Формирование горной системы произошло в основном в четвертичное время. Мощное проявление четвертичного вулканизма способствовало не только росту горной системы, но и значительно усложнило тектоническое строение территории. Наибольшая тектоническая перестройка территории хребта соответствует районам проявления массовых базальтовых излияний. Таким образом, четвертичный вулканизм проявляется на фоне роста горной системы.

Похожий материал - Реферат: Органические вяжущие вещества (Битум)

Материал для исследования из данного района отбирался из небольших шлаковых конусов, бортов лавовых потоков и валов, также было отобрано некоторое количество сильно выветренного материала у уреза воды оз. Комонного.

Методика исследований.

1. Отбор зерен оливина для изучения расплавных включений.

Для детального исследования фенокристаллов оливина необходимо было отделить их от общей массы породы. В связи с этим порода в начале делилась на монофракции, путем механического дробления в ступке Абиха. Порода дробилась до тех пор, пока в среднем размер зерен перестал превышать 2-3 мм. Полученный агрегат просеивался через специальный набор сит, для отбора фракций по размерам. Частички породы, не превышающие размерами 0.5 мм, представляющие из себя практически пыль, отбраковывались. Фракция 0.5-1.0 мм оставлялась для работы, а более крупные частицы снова дробились. Дальнейшее деление на минеральные фракции производилось с рабочей фракцией 0.5-1.0 мм. Полученную смесь в основном составляли зерна оливина, плагиоклаза и рудного минерала. Поскольку рудный минерал обладает магнитными свойствами, он легко отделялся с помощью магнита. Таким образом, в рабочей фракции остались только зерна минералов оливина и плагиоклаза. Дальнейшая работа по отбору заключалась в том, чтобы с помощью пинцета аккуратно отделять зерна оливина из общей массы и помещать в отдельный контейнер. Оливин определялся по его зеленовато-желтоватому цвету и сильному блеску под бинокуляром. Отобранные зерна оливина в масле просматривались под микроскопом на предмет обнаружения в них расплавных включений. После чего отобранные зерна (с присутствующими расплавными включениями) участвовали в закалочном эксперименте.

2. Проведение эксперимента.

Закалочный эксперимент проводился П.Ю. Плечовым при температуре 1250 ⁰ C и контролируемой фугитивности кислорода на уровне буфера CCO. Зерна оливина после нагрева закаливались в воде. В данном эксперименте не учитывалась температура гомогенизации каждого включения индивидуально, но была гарантирована температура, незначительно превышающая наивысшую температуру гомогенизации. В результате чего была достигнута гомогенизация всех исследуемых расплавных включений, хотя расплав мог вступать в реакцию с оливином, но вследствие малого времени эксперимента этот эффект сводился к минимуму, и при дальнейшей математической обработке результатов измерений химических составов эта ошибка практически исключалась.

Очень интересно - Реферат: Железная руда

3. Обработка и подготовка препаратов из зерен после эксперимента.

После закалочного эксперимента работа проводилась индивидуально с каждым зерном. Зерна оливина необходимо было подготовить для исследования с помощью микрозонда. Подготовка препаратов проводилась тщательно и аккуратно, так как анализирующая приставка микрозонда очень чувствительна к неровностям поверхности образца, вследствие изменения отклонения пучка отраженных электронов.

Каждое зерно оливина с расплавным включением, прошедшее закалку, и отобранное для исследования участвовало в следующих стадиях обработки:

Зерна индивидуально заливались эпоксидной смолой в отдельные столбики диаметром ~5мм и высотой ~1мм и оставлялись на несколько суток застывать. В итоге получался эпоксидный столбик с зерном на поверхности.

Каждый столбик с торца без зерна полировался шкуркой #1000 для того, чтобы через него нормально проходил пучок света, и возможно было рассматривать зерно оливина на другой стороне столбика в проходящем свете на поляризационном микроскопе.

Вам будет интересно - Реферат: Изумруд

Со стороны с зерном полировка производилась более тщательно и внимательно. Необходимо было немного приполировать поверхность, и рассмотреть зерно под микроскопом, для выявления включений и выбора того включения, которое будет выведено на поверхность.

Полировка столбика проводилась до тех пор, пока включение не появиться на поверхности зерна. Данный этап проводиться на шкурке #1200.

После того, как включение появиться на поверхность зерна, полировку надо было продолжать на алмазной пасте 5/7. До тех пор пока вся поверхность образца не станет достаточно ровной и гладкой (насколько позволяет данная паста). Контроль над качеством поверхности, проводился с помощью рудного микроскопа в отраженном свете.

Из отполированных столбиков зерна оливина изымались и выкладывались отполированной стороной на двухсторонний скотч в шашку (данная операция проводилась П.Ю. Плечовым).

Шашка с уложенными зернами заливалась эпоксидной смолой и откладывалась на пару дней для затвердевания эпоксидной смолы.

Похожий материал - Реферат: Оползни

Затвердевшая шашка вынималась из полимерной оправы, тщательно отмывалась и чистилась, после чего поверхность полировалась на станке.

На готовую шашку напылялсь проводящий слой, для отвода заряда, и шашка была готова к работе на микрозонде.

4. Работа с препаратом на микрозонде.

Основным аналитическим методом изучения химического состава минералов, твердофазных и расплавных включений в них являлся микрозондовый анализ, проводимый при помощи энергодисперсионной микрозондовой приставки LinkSystem к электронному сканирующему микроскопу CamScan4DV кафедры петрологии МГУ. Для химического анализа использовался режим отраженных электронов при стандартном рабочем напряжении 15 кВ. Все фотографии минералов и включений в них выполнены во вторичных электронах при напряжении 20 кВ. При анализе минеральных фаз и расплавных включений определялись основные петрогенные компоненты: Si, Al, Ti, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, а также анализировались Cr, Ni, P, Cl, S. Минералы анализировались в "точке" (фокусировка пучка - 3х3 микрона), для анализа стекол сканировалась площадка не менее 12 мкм во избежание потери щелочей (K и Na). Относительные ошибки при микрозондовом анализе составляют: при содержании элемента от 1 до 5% - 10% отн., от 5 до 10% - 5% отн., а при содержании более 10% - 2% отн.

Для контроля систематических ошибок измерений микрозонда использовался эталон стекла G30-2. Эталонный химический состав, померенный с помощью более высоко чувствительного метода, и результаты измерений на микрозонде CamScan представлены в следующей таблице: