2. Магматические горные породы
Магма представляет собой силикатный расплав, насыщенный водой и газами. Выделяют несколько разновидностей магмы по химическому составу и глубине формирования. По содержанию кремнезёма (SiO2) магма и магматические породы, образовавшиеся из неё, подразделяются на:
- ультраосновные с содержанием кремнезёма менее 45%;
- основные с содержанием кремнезёма 45-52%;
- средние с содержанием кремнезёма 52-65%;
- кислые с содержанием кремнезёма более 65%.
Наиболее распространены магматические горные породы основного и кислого состав, менее распространены породы ультраосновного состава, а породы среднего состава встречаются ограниченно.
Магматические горные породы по условиям образования подразделяются на:
- интрузивные (плутонические), образовавшиеся при остывании, затвердевании и кристаллизации магмы в недрах Земли. В результате медленного, в течение миллионов лет, остывания магмы все минералы успевают выкристаллизоваться, поэтому магматические интрузивные породы приобретают полнокристаллическую структуру. Гипабиссальные породы залегают на меньших глубинах, чем плутонические;
- вулканические (эффузивные и эксплозивные).
Эффузивные образуются из магмы, которая вышла на земную поверхность. Магма, вышедшая на земную поверхность, потерявшая газы и воду, называется лава. Лава, которая застывает вблизи вулканов, вязкая и имеет высокое содержание кремнезёма (кислая). Лава, которая растекается далеко, имеет низкую вязкость, а по содержанию кремнезёма – основного или ультраосновного состава. Поскольку в верхних слоях лавы и внутри неё температура резко отличается, то часть минералов успевает выкристаллизоваться, а часть застывает в виде стекловатой массы. У эффузивных пород структура либо неполнокристаллическая, либо стекловатая.
Эксплозивные образуются в результате вулканизма взрывного характера. В этом случае при извержении вулкана образуется большле количество обломочного материала различного размера (пепел, лапилли, бомбы), из которого формируются вулканогенно-обломочные горные породы.
В минеральном составе магматических горных пород выявлено не более десяти минералов. Главными породообразующими из них являются полевые шпаты, амфиболы, пироксены, слюды, оливин, кварц. Часть минералов тёмноцветные (амфиболы, пироксены, оливин), другие минералы светлоокрашенные (полевые шпаты, кварц).
Ультраосновные и основные магматические породы имеют тёмную окраску, т.к. содержат незначительное количество кремнезёма, а кислые – светлой окраски.
Структуры магматических пород:
а) по степени кристаллизации выделяют:
- полнокристаллическую структуру, когда нет нераскристаллизованного вещества, т.е. когда вся горная порода состоит из минеральных зёрен того или иного размера;
- неполнокристаллическую структуру, когда наряду с минеральными зёрнами присутствует стекловатое (нераскристаллизованное) вещество;
- стекловатую.
б) по относительному размеру минеральных зёрен выделяют:
- равномернозернистую структуру, когда минеральные зёрна примерно одинокового размера;
- неравномернозернистую структуру, когда присутсвуют минеральные зёрна разного размера;
- порфировую структуру, когда отдельные минеральные зёрна значительно отличаются по размеру от основной массы.
в) по абсолютному размеру минеральных зёрен выделяют:
- гигантозернистую структуру с размерами зёрен более 10 мм;
- крупозернистую структуру с размерами зёрен 5 – 10мм;
- среднезернистую структуру с размерами зёрен 1 – 5 мм;
- мелкозернистую структуру с размерами зёрен 0,1 – 1 мм;
- микрозернистую (тонкозернистую) структуру с размерами минеральных зёрен менее 0,1 мм.
Текстура магматических пород по способу заполнения веществом пространства могут быть:
- плотная (у интрузивных пород и вулканичекого стекла);
- пористая (у эффузивных пород).
Основными текстурами плотных магматических пород, хорошо распознающимися при макроскопических (визуальных) исследованиях, являются: массивная, полосчатая, пятнистая, флюидальная (флюиды – струи). Основными текстурами пористых магматических пород являются пузырчатая, пенистая, миндалекаменная.
Руководствуясь рекомендациями таблиц 3 и 4, определим наименование горной породы магматического происхождения.
Таблица 3 - Определитель магматических пород (интрузивных, вулканических эффузивных)
Тип по содержанию кремнезёма SiO2 |
Минеральный состав, % |
Интрузивные породы |
Гипабиссальные породы |
Вулканические породы излившиеся (эффузивные) |
||
Характерная текстура |
||||||
массивная, пятнистая |
массивная |
массивная, флюидальная, пористая, миндалекаменная |
||||
Характерная структура |
||||||
полнокристаллическая равномернозернистая |
полнокристаллическая порфировая, гигантозернистая |
стекловая, скрытокристал- лическая, порфировая |
||||
кислые
SiO2 > 65%
|
кварц 25-40 полевой шпат 20-35 плагиоклаз 25-35 биотит 3-10 |
гранит |
пегматит |
риолит |
||
плагиоклаз 30-60 полевой шпат 10-25 кварц 15-25 биотит+роговая обманка < 25 |
гранодиорит |
гранодиорит-порфир |
дацит |
|||
средние
SiO2 52-65% |
плагиоклаз 60-80 роговая обманка 0-40 биотит 0-30 |
диорит |
диорит-порфирит |
андезит |
||
основные
SiO2 45-52%
|
плагиоклаз 35-65 пироксен 35-65 роговая обманка <5 |
габбро |
габбро-порфирит, диабаз |
базальт |
||
пироксен 90-100 роговая обманка <10 |
пироксенит |
пироксенит-пегматит |
||||
ультраосновные SiO2 < 45% |
оливин 40-70 пироксен 10-50 роговая обманка 10-40 |
перидотит |
|
пикрит |
||
Плутонические (интрузивные) породы
Перидотит
Перидотит (от франц. peridot - перидот, устаревшее название оливина)
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – ультраосновная ГП
Минеральный состав - состоит главным образом из оливина (Mg,Fe)2[SiO4] (70-30%) и пироксенов (Mg, Fe, Ca)2Si2O6 (30-70%), иногда с роговой обманкой
Оливин в виде желто-зеленых зерен неправильной формы, пироксен - в виде таблитчатых кристаллов черного цвета с металловидным блеском
Второстепенные (акцессорные) минералы – серпентин, магнетит, гранат, пирротин, хромит, шпинель и др., иногда перидотиты содержат платину и некоторые никелевые минералы.
Окраска - тёмная, чаще всего зелёная или зеленовато-серая
Структура - полнокристаллическая, равномернозернистая (чаще среднезернистая, крупнозернистая)
Текстура - массивная
Первичные формы залегания - батолиты, штоки
Отдельность - пластовая, параллелепипедальная.
Разновидности:
- гарцбургит - перидотит с ромбическим пироксеном;
- верлит – перидотит с моноклинным – пироксеном;
- лерцолит – перидотит с моноклинным и ромбическим пироксеном одновременно.
Пироксенит
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – ультраосновная ГП
Минеральный состав – пироксены, роговая обманка, акцессорные минералы – оливин, биотит, гранат, рудные минералы (магнетит, ильменит)
Окраска - тёмная, темно-зеленая, почти чёрная
Структура - полнокристаллическая, равномернозернистая
Текстура - массивная
Первичные формы залегания - батолиты, штоки
Отдельность - пластовая, параллелепипедальная.
Перидотиты занимают промежуточное положение между перидотитами габбро
Габбро
Габбро (по названию местности в Северной Итал. gabbro)
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – основная ГП
Минеральный состав - главными минералами габбро являются основной плагиоклаз, лабрадор и пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц.
Второстепенные (акцессорные) минералы - апатит, ильменит, титаномагнетит, сфен иногда хромит
Окраска - чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая
Структура - полнокристаллическая, равномернозернистая (чаще крупнозернистая, среднезернистая)
Текстура - массивная, иногда пятнистая, полосчатая
Форма залегания - крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки
Отдельность - пластовая, параллелепипедальная.
Разновидности:
- анортозит — без темноцветных минералов, состоит на 85-90% из плагиоклаза. Известны лабрадориты, плагиоклазы которых часто обладают красивой голубоватой или зеленоватой игрой цветов;
- нориты — состоят из плагиоклаза и ромбических пироксенов;
- троктолиты — состоят из плагиоклаза и оливина, пироксен отсутствует;
- оливиновое габбро - если в габбро вместе с пироксеном присутствует оливин (>5 %)
Практическое значение:
- габбро иногда содержат скопления рудных минералов и в этих случаях могут использоваться как руды меди, никеля и титана;
- часто применяются в качестве облицовочного камня высокой прочности для наружной и внутренней облицовки, преимущественно в виде полированных плит;
- применяются в качестве строительного материала для приготовления щебня и дорожного камня.
Диабаз
Диабаз (фр. diabase)
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – основная ГП
Минеральный состав - аналогичен минеральному составу габбро
Окраска - тёмно-серая или зеленовато-чёрная
Структура - полнокристаллическая мелкозернистая, отличается от структуры габбро; образована беспорядочно расположенными вытянутыми кристалликами плагиоклаза, промежутки между которыми заполнены авгитом.
Текстура - массивная
Форма залегания:
- неглубоко застывшие тела (дайки, силлы), мощность которых колеблется от нескольких сантиметров до 200 м и более;
- слагает центральные наиболее раскристаллизованные участки эффузивных покровов.
Диабазы весьма распространены в областях с пологим залеганием осадочных горных пород, а также среди вулканических лав и туфов.
Практическое значение:
- применяется для мощения улиц и при производстве литых каменных изделий;
- применяется в архитектуре. Из крымского диабаза построен Воронцовский дворец в Алупке (Крым). Крымским диабазом вымощена Красная площадь в Москве.
Диорит
Диорит (фр. diorite, греч. diorfzo — разграничиваю, различаю)
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – средняя ГП
Минеральный состав - главными минералами являются кислый плагиоклаз (андезин или олигоклаз), роговая обманка, реже авгит и биотит, кварц, иногда присутствует калиевый полевой шпат. Акцессорные минералы представлены титанитом, апатитом, магнетитом, ильменитом, цирконом
Окраска - обычно тёмно-зеленая или коричнево-зеленая
Структура - полнокристаллическая, равномернозернистая, от мелко- до гигантозернистой, иногда порфировидная
Текстура - массивная
Форма залегания - штоки, жилы, лакколиты и др. интрузивные массивы. Диориты часто встречаются совместно с гранитами, слагая отдельные фазы внедрения сложнопостроенных батолитов
Отдельность - пластовая, параллелепипедальная
Разновидности - различают разновидности: кварцевые, бескварцевые, роговообманковые, авгитовые и биотитовые диориты
Практическое значение:
- служит строительным материалом, используется для облицовки зданий, изготовления ваз, столешниц, постаментов и т. д. В Древнем Египте и древней Месопотамии использовался и как скульптурный материал. В связи с диоритами часто развиваются золотоносные кварцевые жилы.
Гранит
Гранит (итал. granito, от лат. granum — зерно)
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – кислая ГП
Минеральный состав гранита:
- полевые шпаты (кислый плагиоклаз и калиевый полевой шпат, причём последний преобладает) — 60-65 %;
- кварц —25-30%;
- темноцветные минералы (слюда биотит, редко роговая обманка) 5-10%
Окраска – в зависимости от окраски полевых шпатов (мясо-красная, желтая, серая)
Структура - полнокристаллическая, равномернозернистая или неравномернозернистая, от мелко- до гигантозернистой, иногда порфировидная
Текстура - массивная
Формы залегания - батолит, шток
Отдельность - пластовая, параллелепипедальная, матрецевидная
Разновидности:
- порфировидный гранит — содержит удлинённые либо изометричные вкрапленники, более или менее существенно отличающиеся по размерам от основной массы (иногда достигают 10-15 см) и обычно представленные ортоклазом или микроклином, реже кварцем. В Карелии такой гранит называют «рапакиви»
Изменения в результате экзогенного выветривания:
При выветривании гранитов из полевых шпатов образуется каолин и другие глинистые минералы, кварц обычно остается неизменным, а слюды желтеют и часто называются «кошачьим золотом»
Распространенность - граниты очень широко распространены в континентальной земной коре. Эффузивный аналог гранита называется риолит. Граниты играют огромную роль в строении коры континентов Земли
По условиям образования могут быть разделены на две группы. Первая, характерная для океанических островов и континентальных рифтов, представляет собой продукт дифференциации щелочно-базальтовой магмы. Вторая, включает внутриплитные плутоны, не связанные непосредственно с рифтогенезом, а приуроченные к горячим точкам. Происхождение этой группы связывают с плавлением нижних частей континентальной коры под влиянием дополнительного источника тепла. Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континентальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей, в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10-20 км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин (Андские батолиты), и, в меньшей степени, для островных дуг.
Практическое значение
С гранитами связаны месторождения Sn, W, Mo, Li, Be, B, Rb, Bi, Та. Эти элементы концентрируются в поздних порциях гранитного расплава и в постмагматическом флюиде.
Гранит является одной из самых плотных, твёрдых и прочных пород. Используется в строительстве в качестве облицовочного материала.
Кроме того, гранит имеет низкое водопоглощение и высокую устойчивость к морозу и загрязнениям. Вот почему он оптимален для мощения как внутри помещения, так и снаружи. Однако стоит помнить, что такое помещение будет иметь несколько более высокий радиационный фон, в связи с чем не рекомендуется облицовывать гранитом жилые помещения. В интерьере гранит применяется также для отделки стен, лестниц, создания столешниц и колонн. Используется для изготовления памятников и на гранитный щебень.
Крупнейшие месторождения гранита в России и странах СНГ:
- Гранит Джильтау (Казахстан, Джамбульская область);
- Куртинский гранит (Казахстан, Алматинская область);
- Покостовский гранит, Межиричский гранит (Цветок Украины) - Украина;
- Капустинский гранит (Украина);
- Суховязский гранит (Россия, Урал);
- Мансуровский гранит (Россия, Урал);
- Южно-Султаевский гранит (Россия, Урал, Челябинская область).
Пегматит
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – кислая ГП
Минеральный состав аналогичен граниту:
полевые шпаты (обычно калиевый полевой шпат, но в некоторых разностях широко развит плагиоклаз
кварц —25-30%;
темноцветные минералы (слюда биотит, редко роговая обманка) 5-10%
Окраска – в зависимости от окраски полевых шпатов (мясо-красная, желтая, серая)
Структура - полнокристаллическая, неравномернозернистая, с крупными, иногда громадными, измеряемыми метрами, кристаллами.
Пегматит, в котором полевой шпат и кварц, закономерно прорастая друг в друга, образуют структуру, напоминающую древнееврейские письмена, называется письменным гранитом
Текстура - массивная
Формы залегания - жила, шток
Отдельность - пластовая, параллелепипедальная, матрецевидная
Практическое значение – с пегматитовыми жилами связаны месторождения редких металлов, слюды мусковит, драгоценных камней (изумруд, горного хрусталь, аквамарин, турмалин, берилл и др.), керамического сырья
Гранодиорит
По условиям образования – интрузивная ГП
По содержанию кремнезёма – кислая ГП
Минеральный состав – промежуточный состав между гранитом и кварцевым диоритом, состоит из полевых шпатов (с преобладанием плагиоклаза над калиевым полевым шпатом), кварца и подчинённой роговой обманки и слюды биотит
Окраска – светло-серая
Структура - полнокристаллическая, равномернозернистая, мелкозернистая
Текстура - массивная
Формы залегания - батолит, шток, жила
Вулканические эффузивные (излившиеся) породы
Базальт
По условиям образования – эффузивная ГП
По содержанию кремнезёма – основная ГП
Минеральный состав - основной плагиоклаз, авгит, рудные минералы, часто оливин, с миндалинами кальцита, цеолита, кварца, халцедона
Структура - полнокристаллическая мелкозернистая, афанитовая, отличается от структуры габбро; образована беспорядочно расположенными вытянутыми кристалликами плагиоклаза, промежутки между которыми заполнены авгитом.
Текстура - массивная, нередко пористая, иногда миндалекаменная
Форма залегания – поток, покров
Отдельность:
- столбчатая отдельность характерна для базальтовых потоков. Она возникает вследствие неравномерного остывания породы при излиянии магмы на земную поверхность;
- подушечная отдельность характерна для морских базальтов. Она образуется в результате быстрого охлаждения поверхности лавового потока водой. Поступающая магма приподнимает сформировавшийся панцирь, вытекает из-под него и образует следующую подушку.
Распространенность. Базальты — самые распространённые магматические породы на поверхности Земли. Основная масса базальтов образуется в срединно-океанических хребтах и формирует океаническую кору. Кроме того базальты типичны для обстановок активных континентальных окраин, рифтогенеза и внутриплитного магматизма. При кристаллизации базальтовой магмы на глубине обычно образуются сильно дифференцированные, расслоённые интрузии (такие как Норильские, Бушвельд и другие). В таких массивах встречаются месторождения медно-никелевых руд и платиноидов.
Изменения. Базальты очень легко изменяются гидротермальными процессами. При этом плагиоклаз замещается слюдой серицит, оливин - серпентином, основная масса хлоритизируется и в результате порода приобретает зеленоватый или синеватый цвет. Особенно интенсивно изменяются базальты, изливающиеся на дне морей. Они активно взаимодействуют с водой, при этом из них выносятся и оседают многие компоненты. Этот процесс имеет большое значение для геохимического баланса некоторых элементов. Так, большая часть марганца поступает в океан именно таким способом. Взаимодействие с водой кардинальным образом меняет состав морских базальтов. Это влияние можно оценить и использовать для реконструкций условий древних океанов по базальтам. При метаморфизме базальты, в зависимости от условий, превращаются в зелёные сланцы, амфиболиты и другие метаморфические породы. При метаморфизме базальтов при значительных давлениях они превращаются в голубые сланцы, а при высоких температурах и давлениях в эклогиты, состоящие из пиропового граната и натриевого клинопироксена — омфацита. Практическое значение:
- используют как сырье для щебня;
- для производства базальтового волокна (для производства теплозвукоизоляционных материалов);
- это основное сырье для производства каменного литья и кислотоупорного порошка;
- используют в качестве наполнителя для бетона;
- часто используется для наружной отделки зданий и в качестве материала для скульптур, устанавливаемых на открытом воздухе.
Строительные свойства:
- прочный;
- долговечный, т.е. устойчивый к выветриванию;
- огнеупорный;
- звукоизоляционный;
- теплоизоляционный;
- экологически чистый;
- химически и пожаростойкий.
Такие свойства, как теплоизоляционные и шумопоглощающие обеспечивают отличные условия для использования в жилых помещениях, где необходимо создать условия, близкие, поистине, к идеальным! Таким образом, камень выдерживает температуру свыше 1500 градусов по Цельсию и используется в качестве противопожарной защиты. Работа разрешена в присутствии с маслами, красками, в щелочной или кислотной среде.
Вулканические породы излившиеся (эффузивные) непостоянного химического состава
Обсидиан
Обсидиан (по имени римлянина Обсиуса, привезшео этот камень из Эфиопии)
Окраска (цвет) – чёрная, красновато-коричневая плотная однородная порода со стеклянным блеском, с неровным (раковистым) изломом
Структура – стекловатая
Текстура – флюидальная, создающая впечатление вязкой текучей массы
Содержание воды 1%
Формы залегания - поток, покров
Применение – в качестве поделочного материала
Перлит
Окраска (цвет) – светло-серая с пермамутровым или жирным смоляным блеском
Структура – стекловатая
Текстура - флюидальнаяСодержание воды в отличие от обсидиана 5 – 10%, поэтому при нагревании до 1000-1200С перлиты вспучиваются, многократно увеличиваются в объёме вследствие выделения воды
Применение - в производстве теплоизоляционных материалов
Пемза
от лат. pemus - пена
Окраска (цвет) – белая, серая, жёлтая, светло-коричневая, иногда чёрная
Структура – скрытокристаллическая
Текстура – пористая. Порода представляет собой вспенившуюся крупнопузырчатую массу
Отличительные свойства – плотность около 1 г/см3, порода очень лёгкая
Применение – для изготовления пемзобетона, для изготовления абразивных порошков
Вулканические обломочные (пирокластические) породы
При взрывном (эксплозивном) извержении вулканов кроме излиянии лавы происходит выброс в атмосферу большого количества обломочного материала. Размер обломков различный: от 0,5 мм до 50 мм и более (табл. 2). Падая на земную поверхность, они формируют массы рыхлого обломочного материала. Со временем они уплотняются, цементируется под воздействием водных растворов и превращаются в прочные породы, которые называют вулканические туфы.
Таблица 4 - Определитель магматических пород (вулканических эксплозивных)
Наименование вулканических обломков |
Наименование эксплозивных литифицированных пород |
Вулканические бомбы (размер более 50 мм) |
Бомбовый туф |
Лапилли (размер 2 – 50 мм) |
Лапиллиевый туф |
Вулканический пепел (размер менее 2 мм) |
Пепловый туф |
Структура пород определяется по фракции обломков, которая составляет более 50% объёма породы (бомбовая, лапиллиевая, пепловая). В наименовании вулканической обломочной породы следует указать наименование обломочного материала согласно табл. 1.
Пример наименования вулканической обломочной породы: туф базальтовый пепловой структуры.