Магматичні гірські породи.

Магматичні гірські породи утворились при охолоджені природного силікатного розплаву – магми на різних глибинах в земній корі та на її поверхні. При затвердінні магма перетворюється переважно в щільну магматичну гірську породу. Попіл, що утворився при виверженні вулканів, утворює пухкий осадок, що тільки згодом затвердіває і перетворюється в туф.

При вивченні магматичних порід звертають увагу на їх структуру і текстуру.

Структура – це особливості взаєморозташування і взаємозв’язку мінералів у породі, що забезпечують її щільність. Вона може бути повнокристалічною, напівкристалічною і склоподібною. Серед кристалічних структур виділяють такі різновиди: порфірова, призматична, пориста, пегматитова, велико- (більше 5 мм), середньо– (5-2 мм) і дрібнозерниста (менше 2 мм) та афанітова (дуже дрібнозерниста). Виділяють також рівномірнозернисту і порфирову структури.

Текстура – загальний вигляд породи, що зумовлений поширенням мінералів, особливістю їх орієнтування, кольором та іншим. Текстура може бути масивною, смугастою, плямистою, флюїдальною і т.д.

В залежності від глибини залягання і умов формування магматичні породи, як і сам магматизм, поділяються на глибинні, або інтрузивні, та вивержені, або ефузивні, яких ще називають вулканітами.

Глибинні або інтрузивні породи утворюються в результаті затвердіння магми на глибині і мають добре виражену кристалічну будову. Це кристалічно-зернисті породи.

В залежності від глибини утворення (затвердіння) їх поділяють на абісальні і гіпабісальні. Перші утворились на значних глибинах при високих температурах і тиску. Ці умови особливо сприятливі для кристалізації речовини. Гіпабісальні (або напівглибинні) породи утворились ближче до земної поверхні, де було більш активне виділення газових речовин і тепла.

Вивержені (ефузивні) породи утворюються на поверхні Землі. Тут з силікатного розплаву швидко відділяються газові суміші і тому магма при охолодженні переходить в породи, що мають склувату або прихованокристалічну структуру. Крім того, частина лави може бути викристалізовано лише до мікроскопічні кристалів, які називають мікролітами. Розповсюджені також порфирові різновиди структур, в якій на фоні скловидної маси та мікролітів, виділяються добре виражені кристали.

В результаті вибухової вулканічної діяльності утворюються значні нагромадження дрібних пірокластів, що після ущільнення переходять у шаруваті пухкі породи – туфи. Вони залягають на схилах та біля підніжжя вулканів, а іноді далеко від вулканічних апаратів – за сотні і навіть тисячі кілометрів.

В процесі затвердіння магматичні породи скорочуються в об’ємі, розбиваються тріщинами на брили різної величини і форми. Таке явище називають окремістю. Для глибинних порід характерні брилова, плитоподібна чи матрацеподібна окремість; для вивержених – призматична, куляста, подушкоподібна, поліедрична.

Брилова окремість утворюється при розташуванні тріщин в трьох взаємно перпендикулярних напрямках. Горизонтальні тріщини формують плити, які при вивітрюванні округляються і набувають вигляду матраців. Ця окремість характерна для гранітів, призматична або стовпчаста – для базальтів, а також для деяких ліпаритів, куляста (еліпсоїдна) – для лави, що потрапила у водний басейн. Якщо кулі деформуються – утворюється подушкоподібна окремість. Різнонаправлений розподіл тріщин утворює поліедричну окремість.

В основі класифікації магматичних гірських порід лежить їх хімічний та мінеральний склад. Хімічний склад дає уявлення про те, з яких елементів складається та чи інша порода і які їх кількісні співвідношення, а мінеральний відбиває характер природних сполук цих елементів.

Основними компонентами порід є дев`ять петрогенних елементів: O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, H.

Хімічний склад гірських порід виражають в формі процентного складу оксидів. Сума головних оксидів SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O і H₂O досягає приблизно 98% маси всіх магматичних порід; сума TiO₂, MnO, CO₂ і P₂O₅ – близько 1,5%; сірки і хлору – близько 0,2%. Всі інші елементи таблиці Менделєєва становлять менше 0,3%. В природі не відомі магматичні породи, які мають менше 24% і більше 80% SiO₂ (кремнезему).

В залежності від вмісту головного оксиду SiО₂ магматичні породи діляться на кислі (більше 65% SiO₂), середні (65-52%), основні (52-45%) й ультраосновні (менше 45%). В самостійну групу виділяються лужні породи, для яких характерна велика кількість лужних оксидів (більше 10-12%).

Серед головних породоутворюючих мінералів найбільш широко поширеними є польові шпати. Важливим для визначення порід є також кварц і нефелін. До другорядних мінералів (акцесорних) відносять пірит, флюорит, апатит, турмалін, циркон, сфен (титаніт). При руйнуванні магматичних порід акцесорні мінерали переходять в розсипища і там утворюють навіть промислові концентрації ільменіту, гранату, циркону, магнетиту, золота, платини та інших.

З магматизмом пов`язано утворення значної кількості вторинних мінералів, які викристалізовуються після магматичних (пегматито-пневматоліто-гідротермальних) процесів. До них належить мусковіт, топаз, турмалін, серпентин та інші.

Нижче подана коротка характеристика найбільш поширених магматичних порід. Детальніше про них розповідається у практикумах і спеціальній літературі.

Кислі породи. Сюди відносяться глибинні (абісальні) граніти і неглибинні (гіпабісальні) – граніти-порфири, апліти, а з ефузивних – ліпаріти, пемза, кварцовий порфир, обсидіан (вулканічне скло)

Граніт (від лат. "ranym" – зерно) – повнокристалічна магматична (точніше ультраметаморфічна) порода з густиною 2,7. Серед порід цієї групи граніт найбільш розповсюджений.

Мінеральний склад гранітів: кварц (близько 40%), калієвий польовий шпат (до 40%), кислий плагіоклаз (до 15%), біотит, мусковіт, часом рогова обманка, піроксен або олівін (в сумі 5-10%). Другорядні (акцесорні) мінерали: магнетит, апатит, циркон, сфен, гранат, пірит та ін. Колір світлий, білий, сірий, рожевий і червонуватий. Структура кристало-зерниста, рівномірнозерниста або порфировидна. Розрізняють велико-, середньо- і дрібнозернисті, а також порфировидні та пегматоїдні граніти. Всі вони об`єднуються назвою “гранітоїди”.

Форми залягання – батоліти, зустрічаються штоки, дайки, лаколіти. Окремість – плитчаста або матрацеподібна.

В тісному зв’язку з гранітами знаходяться скупчення багатьох цінних рудних і нерудних корисних копалин. З ними пов’язані пегматитові, пневматолітові та гідротермальні жили, які дають родовища руд золота, свинцю, цинку, молібдену, олова, вольфраму, ртуті, рідкісних земель та ін. Сам граніт – чудовий будівельний матеріал.

Пегматит (від грец.  – скріплення, міцний зв`язок) залягає в вигляді жил серед гранітів або по периферії великих гранітних тіл-батолітів. Він є одним із останніх вижимок застигаючих гранітоутворюючих мас. Колір білий, жовтуватий чи рожевий. В складі пегматиту переважають кварц і ортоклаз з біотитом і мусковітом (до 10%). З ним пов’язані коштовні камені (топаз, турмалін, берил), які містять фтор, бор, хлор, рідкісні землі та інші елементи. Структура гігантозерниста і великозерниста. Різновид – письмовий граніт – характеризується своєрідним взаємним проростанням кристалів ортоклазу і кварцу, які створюють вигляд древньоєврейського клинопису.

Ліпарит(ріоліт). Назва походить від Ліпарських островів у Тіренському морі. В більшості випадків – це світла порода: світло-сіра, жовтувата, червонувата, біла або зеленувата. Іноді колір темно-сірий і навіть чорний. Вона щільна з нерівним сколом. Структура неповнокристалічна (афірова) без вкрапленників або порфірова. Порфірові виділення представлені кварцем, калієвим польовим шпатом, плагіоклазом. Біотит, рогова обманка і піроксен відіграють другорядну роль. Багато характерних ознак виявляється при вивчені породи під мікроскопом. Структура основної маси склоподібна.

Текстури: однорідна, флюїдальна, смугаста, сферолітова. Найбільш типові форми залягання – потоки та куполи.

Обсидіан (назва від імені римлянина Обсідуса, який привіз камінь з Ефіопії), ще називають вулканічним склом. Колір чорний, темно-сірий, бурий; текстури масивні або флюїдальні. В Закарпатті та Закавказзі (Вірменія) зустрічаються обсидіани з смугастою текстурою, де темні і світлі тонкі смуги часто чергуються між собою.

Пемза (від лат. pumex – піна) утворена при затвердінні багатої газами і парами лави в умовах денної поверхні. Різке зниження тиску на поверхні Землі зумовлює кипіння лави і виділення з неї литких компонентів. В результаті утворюється легка, надзвичайно пориста склувата порода з об’ємною масою менше одиниці.

Середні породи характерні відсутністю в них кварцу і більшим збагаченням темноколірних мінералів, від чого вони мають переважно сіре забарвлення.

Діорит (від лат. dioriso – розрізнення) - порода середньозерниста або дрібнозерниста, повнокристалічна; складається переважно з плагіоклазу (до 70%) і рогової обманки (до 30%), від чого має темно-сіре забарвлення. Текстура масивна, зрідка плямиста.

Сієніт (від назви давньоєгипетського міста Сієна, тепер Асуан) - порода світло-сіра і рожево-сіра, яка складена переважно польовим шпатом і плагіоклазом з домішкою кольорових мінералів: біотиту, рогової обманки і авгіту. Структура повнокристалічна, переважно середньозерниста і дрібнозерниста. Текстура масивна, зрідка смугаста.

Андезит (назва від гір Анд у Пд. Америці) – cкладається з плагіоклазу, рогової обманки, біотиту, авгіту. В залежності від кольору переважаючих мінералів порода може бути світло-сірою, сірою, бурою, рожевою, чорною. Текстура масивна або пориста, нерідко смугаста.

Оснóвні породи характеризуються темним, майже чорним кольором, що зумовлено великою кількістю темноколірних мінералів. Кварц і калієвий польовий шпат в них відсутні. Сюди відносяться інтрузивні і ефузивні породи.

Габро (італ. gabbro означає “рівне”) – це темна до чорної інтрузивна порода, яка складена переважно плагіоклазом і піроксеном з домішкою олівіну і рогової обманки. Структура її повнокристалічна, крупнозерниста, текстура масивна.

Різновидність габро, яка складається майже цілком з великих кристалів лабрадору, що іризує красивим синім або зеленим кольором на площинах спайності, називається лабрадоритом.

Базальт (від лат. basaltes – пробний камінь) – сіра, темно-сіра або чорна неповнокристалічна порода, яка утворилась при виливі лави на поверхню і за мінеральним складом аналогічна породі габро. Характерна також значна кількість невикристалізованого вулканічного скла. Порода шорстка на дотик, має нерівний, скалкуватий злом, важка, нерідко з пористою текстурою, має стовпчасту і призматичну окремість.

Діабаз (від грец. – перехідна) – темна, щільна і масивна порода, середньо- і дрібнозерниста. Складається із плагіоклазу і авгіту, іноді з домішками олівіну, рогової обманки і магнетиту. Порода рівномірно-зерниста, порфировидна. Текстура масивна. Форма окремості – кулевидна і стовпчаста.

Ультраоснóвні породи поширені в земній корі порівняно мало. До них належать дуніт, перидотит, піроксеніт та ін.

Дуніт (назва від гір Дун у Новій Зеландії) – рівномірно-середньозерниста порода, яка майже повністю складається з олівіну. Колір жовто-зелений, оливково-зелений до темного, майже чорного. Текстура масивна. Утворюється при повільній викристалізації ультраосновних магм в глибинних умовах.

Перідотит (найвірогіднішим від грец. – "пери" навколо і "дати", що можна зрозуміти як поширений навколо вулкана) – темно-зелена, темно-бура, чорна, іноді жовтувато-зелена, дрібнозерниста або середньозерниста порода, яка складається переважно із олівіну і піроксену, з домішками магнетиту, рожевої обманки та ін. Текстура масивна. Утворюється при повільній кристалізації ультраосновних магм на великій глибині.

Піроксеніт (від грец. – вогонь,  –чужий) мінералів, що складають породу – темна, зеленувато-сіра, часто чорна, велико- або середньозерниста, важка порода. Складається переважно із мінералів групи піроксену, з домішками олівіну, рогової обманки, біотиту, магнетиту, ільменіту та ін. Утворюється при повільному охолодженні ультраосновних магм на великій глибині.

Кімберліт – порода, в якій знаходяться алмази. Назва – від місцевості Кімберлі в Південній Африці. Вона чисто ультраосновна, але має домішки тих порід, через які магма проникала в земну кору. Фактично – це брекчія, тобто порода, що складається з перемішаних і міцно спаяних магмою кристалічних порід. В кімберлітах є постійний супутник алмазів піроп – червона дорогоцінна різновидність гранату. Трапляються також ювелірної якості шпінель та хризоліт.

Закінчуючи розповіді про магматичні породи, відзначимо, що для кожної з груп характерний свій набір корисних копалин Для кислих порід (в пегматитах) характерні дорогоцінні мінерали: топаз, берил, турмалін, а також різновидності кварцу, слюд, польових шпатів і т.д. (всього близько 100 мінералів). Для середніх порід характерні родовища заліза, золота, марганцю, міді, ільменіту, апатиту та ін. Для основних – титано-магнетиту, міді, залізних руд, золота та ін. Нарешті, з ультраосновними породами пов’язані родовища рідкісних металів, платини, алмазів, азбесту, руд нікелю, кобальту, ванадію, магнетиту та ін.

Таким чином, ми розібрались з одним із найважливіших геологічних процесів – інтрузивним магматизмом: формами інтрузивних тіл, структурою і текстурою магматичних порід, класифікацією магматичних порід за кількістю в них кремнезему. Крім того, ознайомились з найбільш поширеними магматичними породами та корисними копалинами, що утворюються в процесі магматизму.