Порфир: образование, геология и разновидности
Linas JuozenasПоделиться
Формирование, геология и разновидности
Порфир: двухэтапное охлаждение и архитектура кристаллов
Порфир — это не один минерал и не один вид породы. Это магматическая текстура: крупные кристаллы, выросшие рано, затем запертые в более мелкой массе, когда оставшаяся жидкая часть остывала быстрее. Его узорчатая поверхность — видимая запись изменений давления, движения, химии и времени.
Что такое порфир
Порфир описывает текстуру в магматической породе. Текстура определяется заметными крупными кристаллами — фенокристаллами, встроенными в более мелкозернистую, микрокристаллическую или стекловидную основную массу. Этот термин применим к многим составам: порфир риолита, андезита, базальта, гранита, диорита и другим.
Фенокристаллы
Это более крупные, ранее образовавшиеся кристаллы. В зависимости от химии магмы они могут быть таблитами полевого шпата, стекловидными кварцевыми глазами, тёмными призматическими пироксенами или амфиболами, пластинками слюды или зернами оливина.
Основная масса
Более тонкая матрица образована из оставшейся жидкой части. Она может быть афанитовой, микрокристаллической, стекловидной, с полосчатой структурой или частично изменённой последующими флюидами.
Не один минерал
Порфир не имеет единой химической формулы. Его идентичность зависит от состава породы и текстуры, а не от одного минерала.
История формирования в два этапа
Порфировая текстура образуется, когда магма меняет скорость охлаждения. Ранние кристаллы успевают вырасти крупными. Позже оставшаяся жидкая часть остывает быстрее и замерзает вокруг них.
Почему узор замер в месте
Магма может начать кристаллизоваться на глубине, где сохраняется тепло, и кристаллы могут расти со временем. Если магма с кристаллами поднимается, внедряется в более холодную породу, извергается, смешивается с другой магмой или теряет летучие вещества, оставшаяся жидкая часть может быстро остыть. Ранние кристаллы остаются видимыми, в то время как основная масса фиксирует более быстрый конечный этап.
Нуклеация на глубине
При начале охлаждения магмы начинают образовываться отдельные минералы. В зависимости от состава расплава могут расти полевой шпат, кварц, амфибол, пироксен, биотит или оливин.
Медленный рост фенокристов
Тепло, время и доступные химические компоненты позволяют некоторым кристаллам вырасти достаточно крупными, чтобы их было хорошо видно в образце.
Подъем, внедрение или извержение
Изменения среды магмы вызываются плавучестью, тектоническим напряжением, вводом новой магмы, падением давления или выделением летучих веществ.
Быстрое окончательное охлаждение
Оставшийся расплав образует мелкозернистую массу. Новые кристаллы мельче, так как у них меньше времени для роста.
Поздняя альтерация
Позднее воздействие флюидов может изменить полевой шпат в глину, мафические минералы в хлорит или эпидот, а также привести к образованию жил, карбонатных пятен, сульфидов или оксидных окрашиваний.
Тектонические условия, благоприятные для порфиров
Порфировая текстура формируется во многих тектонических условиях, но особенно часто там, где магмы останавливаются, поднимаются, смешиваются, дегазируются или внедряются на мелких глубинах.
Субдукционные дуги
Водонасыщенные кальк-щелочные магмы в континентальных и островных дугах обычно формируют андезит, дацит и риолитовые порфиры. Эти системы также важны для месторождений порфировой меди и молибдена.
Континентальные рифты
Растяжение может порождать порфирический риолит, трахит, базальт и связанные вулканические породы при взаимодействии плавления коры и мантии.
Мелкие интрузии
Стовпы, дайки, сills и лакколиты могут остывать с крупными ранними кристаллами и охлаждёнными краями, образуя гранитный, диоритовый или габбро-порфир.
Вулканические каналы и лавовые потоки
Магма с кристаллами может извергаться как лава или мелкие купола, сохраняя фенокристы внутри мелкозернистой вулканической массы, потоковых полос, пустот или стекловидных краев.
Текстуры и микрофичи
Порфир определяется по текстуре. Размер, форма, края, скопления и внутренние особенности фенокристов показывают, как менялась магма до затвердевания породы.
| Особенность | Как это выглядит | Геологическое значение | Где искать |
|---|---|---|---|
| Кластеры гломеропорфиритов | Фенокристы, сгруппированные в сгустки или мелкие кристаллические агрегаты. | Кристаллы росли рядом друг с другом, накапливались вместе или перемещались как кластер в расплаве. | Андезит, базальт, дацит и некоторые интрузивные порфиры. |
| Зонирование | Концентрические полосы или внутренние изменения в фенокристе. | Химия магмы, температура или давление изменились во время роста кристаллов. | Плагиоклаз, полевой шпат, пироксен и некоторые породы с кварцем. |
| Впадины резорбции | Округлые или «съеденные» края, особенно у кварца. | Ранние кристаллы стали нестабильными и частично растворились при изменении условий. | Риолит, дацит и гранитные порфиры. |
| Ситовидная текстура | Кристаллы выглядят пронизанными мелкими включениями или карманами расплава. | Быстрый дисбаланс, смешение магмы, нагрев, декомпрессия или нарушение, связанное с летучими веществами. | Породы дугового типа, богатые плагиоклазом. |
| Ориентация по потоку | Удлинённые минералы или пластинки полевого шпата направлены в одном направлении. | Движущаяся лава или мелкая интрузия вытягивали и ориентировали кристаллы и микролиты. | Трахитовые, пилотакситовые и полосчатые вулканические породы. |
| Везикулы и амигдулы | Округлые газовые полости, пустые или заполненные минералами. | Пузыри газов, образовавшиеся во время извержения или мелкого внедрения; позже жидкости могут их заполнить. | Базальтовые и андезитовые порфиры. |
| Охлаждённые края | Мелкозернистые края вокруг дайка или интрузии. | Горячая магма быстро остывала при контакте с холодной породой. | Дайки, сills и мелкие интрузии. |
Гидротермальное изменение и рудные системы
В экономической геологии слово «порфир» часто встречается в названиях месторождений «порфировая медь», «порфировый молибден» или «порфировое золото». Эти системы не являются категориями декоративного камня. Это крупные рудные системы, управляемые жидкостями, обычно связанные с порфировыми интрузиями.
Как порфировое внедрение становится рудной системой
Водонасыщенная магма кристаллизуется на мелких глубинах коры. По мере формирования минералов металлоносные жидкости отделяются от расплава и движутся по трещинам. Эти жидкости изменяют окружающую породу и могут откладывать медь, молибден, золото, серебро, пирит, халькопирит, борнит и другие минералы в жилках, стокворках и гало.
| Стиль изменения | Типичные минералы | Что это означает |
|---|---|---|
| Потассовая зона | Калиевый полевой шпат, биотит, магнетит, кварц, сульфиды. | Высокотемпературное изменение ядра возле интрузивного центра. |
| Филлитовая зона | Кварц, серицит, пирит. | Кислые жидкости, накладывающиеся на более ранние изменения; часто образуют бледные, обесцвеченные зоны. |
| Аргиллитовая зона | Глинистые минералы, каолинит, иллит, смектит. | Гидротермальное разрушение полевого шпата в кислых или низкотемпературных условиях. |
| Пропилитовая зона | Хлорит, эпидот, кальцит, альбит, пирит. | Более холодное внешнее кольцо вокруг более горячего изменённого центра. |
| Продвинутая аргиллитовая зона | Алюнит, пирофиллит, дикит, кварц. | Сильное кислое изменение, часто в условиях высокосульфидных или приповерхностных сред. |
Варианты по составу
Поскольку порфир — это текстура, наиболее точные названия разновидностей сочетают состав с текстурой. Видимые кристаллы следует интерпретировать вместе с химией породы, цветом и обстановкой.
| Варианты | Распространённые фенокристаллы | Основная масса и цвет | Типичная обстановка |
|---|---|---|---|
| Риолитовый порфир | Кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз, биотит. | Светлая, розовая, красная, фиолетовая, серая или стекловидная фельзитовая матрица. | Вулканические купола, системы пепловых потоков, кальдеры, континентальные рифты. |
| Дацитовый порфир | Плагиоклаз, кварц, горнбленд, биотит, пироксен. | Серая, коричневатая, зеленоватая или бледная вулканическая основная масса. | Зоны субдукции, лавовые купола, мелкозалегающие интрузии. |
| Андезитовый порфир | Плагиоклаз, амфибол, пироксен, биотит. | Серая до тёмно-серая вулканическая матрица, часто ориентированная по потоку. | Вулканические дуги и стратовулканы. |
| Базальтовый порфир | Оливин, пироксен, плагиоклаз. | Тёмная, мелкозернистая, пористая или амигдалоидная матрица. | Лавовые потоки, дайки, рифты, океанические острова, провинции потоповых базальтов. |
| Гранитовый порфир | Калиевый полевой шпат, кварц, плагиоклаз, слюда. | Мелкозернистая до средней фельзитовая интрузивная основная масса. | Дайки, мелкозалегающие штоки, пограничные фазы гранитных тел. |
| Дiorитовый или габбро порфир | Плагиоклаз, амфибол, пироксен, иногда оливин. | Средне- до мафическая интрузивная матрица. | Мелкозалегающие интрузии, дайки, силлы, плутоны, связанные с дугами. |
| Императорский пурпурный порфир | Бледные фенокристаллы полевого шпата в красно-фиолетовой основной массе. | Плотный, твёрдый, исторически ценный красно-фиолетовый камень. | Знаменитая древняя каменоломня из Восточной пустыни Египта. |
Вулканический и интрузивный порфир
Порфир может образовываться в изверженных породах или в мелкозалегающих интрузиях. Это влияет на размер зерен, полевые отношения, изменения и поведение породы как декоративного или архитектурного материала.
| Внешний вид | Вулканический порфир | Мелкозалегающий интрузивный порфир |
|---|---|---|
| Условия охлаждения | Близко к поверхности или извергнута как лава, купол или пирокластический материал. | Залегает под поверхностью в виде дайка, силла, штока или лакколита. |
| Основная масса | Часто очень мелкозернистая, стекловидная, микролитическая, с полосами потока, пористая или девитрифицированная. | Мелкозернистая до средней кристаллическая структура; может иметь охлаждённые края у пород окружающей среды. |
| Полевые признаки | Потоки, брекчии, пузырьки, слоистость потоков, сваренные текстуры, стекловидные края. | Пересекающиеся контакты, охлаждённые края, контактный метаморфизм, геометрия дайков или силл. |
| Распространённые примеры | Порфиры риолита, дацита, андезита, базальта. | Порфиры гранита, диорита, гранодиорита, габбро. |
| Использование в качестве камня | Может быть отличным при плотной структуре; некоторые разновидности могут быть пористыми или трещиноватыми. | Часто прочный и удобный в работе при плотной структуре, особенно в плитах, мощении и архитектурных элементах. |
Полевые признаки и структуры
В полевых условиях идентификация порфира начинается с подтверждения того, что крупные видимые части — это кристаллы, выросшие в магматической расплаве, а не обломки, галька или искусственный агрегат.
Подтвердите отношение кристаллов и основной массы
Фенокристаллы должны выглядеть встроенными в непрерывную магматическую матрицу с кристаллическими гранями, спайностью, зональностью или характерными для минерала формами.
Определите основные фенокристаллы
Кварц обычно выглядит стекловидным и может быть округлым или впадинным. Полевой шпат имеет блочную или табличную форму и может проявлять спайность. Мафические фенокристаллы темнее и могут изменяться в хлорит, эпидот или оксиды железа.
Читать контакты и структуры
Ищите края дайков, слоистость потока, пузырьки, амигдулы, зоны брекчии, включения, трещины и перекрывающиеся отношения с породой-окружением.
Проверяйте изменения
Полевой шпат может превратиться в глину; мафические минералы — в хлорит или эпидот; оксиды железа могут окрашивать породу в красный; карбонатные жилы могут локально реагировать с кислотой.
Документируйте контекст
Записывайте местоположение, породообразующую породу, контакты, сопутствующие минералы, стиль выветривания и является ли материал вулканическим, интрузивным или переработанным.
Похожие материалы и отличия
Порфир может напоминать другие пятнистые, обломочные или искусственные материалы. Различие зависит от текстуры: кристаллы, выросшие на месте, против обломков или агрегатов.
| Материал | Почему он может напоминать порфир | Как отличить |
|---|---|---|
| Гранит | Крупные взаимозапирающиеся кристаллы могут создавать пятнистый узор. | Типичный гранит имеет равномернозернистую структуру; порфир показывает крупные кристаллы на фоне более мелкозернистой основы. |
| Вулканический туф | Кристаллоносные туфы могут содержать полевой шпат, кварц и вулканические обломки. | Туф — обломочная порода; ищите текстуру пепла, осколки, кусочки пемзы, обломки кристаллов и плохую сортировку. |
| Брекчия | Угловатые обломки в матрице могут имитировать крупные кристаллы. | Брекчия содержит обломки горных пород с границами обломков; порфир содержит кристаллы, выросшие в магме. |
| Конгломерат | Округлые гальки издалека могут выглядеть как овальные фенокристаллы. | Конгломерат — осадочная порода, содержащая округлые обломки различных пород, а не магматические фенокристаллы. |
| Терраццо или искусственный камень | Искусственный агрегат может имитировать пятнистый каменный узор. | Ищите связующее вещество, повторяющуюся форму агрегатов, распиленные осколки, искусственный ритм и отсутствие естественных кристаллических связей. |
| Яшма или мелкозернистая кварцевая порода | Красный, пурпурный или коричневый микрокристаллический кварц может напоминать мелкозернистую основу. | Яшма не содержит настоящих фенокристаллов, выросших в магме, и обычно имеет микрокристаллическую кремнистую текстуру. |
Уход и сохранение
Плотный порфир может быть очень прочным, что объясняет его длительное архитектурное использование. Отдельные образцы все же различаются в зависимости от минерального состава, плотности трещин, пористости, изменений, отделки и возраста.
Очищайте бережно
Используйте мягкую ткань с водой и мягким нейтральным мылом при необходимости. Тщательно высушивайте отполированные поверхности.
Избегайте сильных кислот
Сильные кислые чистящие средства, абразивные порошки и агрессивные химические обработки могут тускнить полировку, разрушать карбонатные жилы или повреждать старые заполнения.
Защищайте края
Плиты, плитки, инкрустации, резьба и кабошоны могут скалываться по углам или тонким краям. Поддерживайте тяжелые изделия снизу.
Уважайте измененные зоны
Потертый полевой шпат, участки, богатые глиной, пузырьки и мягкие зоны изменения могут разрушаться при полировке или собирать грязь при агрессивном чистке.
Фиксируйте происхождение
Местонахождение, тип породы, карьер, формация, предыдущая установка и заметки о реставрации особенно важны для исторического или архитектурного порфира.
Сохраняйте исторические поверхности
Антикварный порфир может сохранять старую полировку, воск, заполнения, крепления или перепиленные поверхности. Значимые образцы лучше всего оценивать квалифицированным реставратором камня.
Часто задаваемые вопросы
Является ли порфир минералом?
Нет. Порфир — это магматическая текстура: крупные видимые кристаллы в более мелкой основе. Многие различные составы пород могут быть порфировыми.
Что вызывает образование крупных кристаллов в порфире?
Крупные кристаллы образовались рано, когда магма остывала медленно. Позже оставшаяся расплавленная масса остывала быстрее и образовала более мелкую основную массу вокруг них.
Почему порфир часто встречается возле границ плит?
Магмы на границах плит часто обогащаются водой, проходят этапы хранения, смешивания, декомпрессии, подъема и быстрого охлаждения. Эти изменения способствуют образованию крупных ранних кристаллов, за которыми следует более мелкая конечная матрица.
В чем разница между декоративным порфиром и порфировым медным месторождением?
Декоративный порфир — это камень, ценимый за текстуру, цвет и прочность. Порфировое медное месторождение — это крупная гидротермальная рудная система, связанная с порфировыми интрузиями и металлоносными флюидами.
Может ли порфир быть вулканическим или интрузивным?
Да. Вулканический порфир может встречаться как риолит, дацит, андезит или базальт с фенокристаллами в мелкозернистой основе. Интрузивный порфир может встречаться как гранит, диорит, гранодиорит или габбро порфир в мелких интрузиях, дайках или сills.
Как отличить порфир от брекчии или конгломерата?
Порфир содержит кристаллы, выросшие внутри магматической расплавленной массы. Брекчия содержит угловатые обломки горных пород, а конгломерат — округлые осадочные гальки. Кристаллические грани, спайность, зональность и сплошная магматическая основа подтверждают идентификацию порфира.
Как следует чистить полированный порфир?
Используйте мягкое нейтральное мыло, воду и мягкую ткань, затем тщательно высушите. Избегайте сильных кислот, абразивных порошков, агрессивных химикатов и интенсивного трения, особенно на антикварных или восстановленных изделиях.
Геологическое значение порфира
Порфир — это камень, отражающий изменяющиеся условия. Он начинается с медленного роста кристаллов в магме, которая еще имеет время, а заканчивается, когда оставшаяся расплавленная масса перемещается, остывает, дегазируется или внедряется в новую среду. Его фенокристаллы — это первая глава; основная масса — заключительное предложение. Вместе они сохраняют движение магмы через кору, структуру границ плит и узорную красоту времени изверженных пород.