Лекция 2. Магматические, осадочные и метаморфические горные породы. Их происхождение и условия формирования.
Грунтом называют любые горные породы, используемые в качестве основания, среды или материала для возведения зданий и сооружений.
Горные породы представляют собой природные минеральные регаты, которые образуются в земной коре. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава и структуры, а иногда и условий залегания в земной коре.
Сейчас в земной коре установлено около 1000 горных пород.
По своему происхождению их делят на три типа: магматические, осадочные, метаморфические. В земной коре магматические и метаморфические породы занимают 95 % от общей ее массы. Осадочные породы располагаются непосредственно на поверхности Земли, покрывая собой в большинстве случаев магматические и метаморфические породы.
2.1 Магматические горные породы и условия их происхождения.
Магматическими (или изверженными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности (рис. 2.1). Магма (или лава) – это сложный силикатный расплав примерно следующего состава: кислород – 46,7 %, кремний – 27,7 %, алюминий – 8,1 %, железо – 5,1 %, кальций – 3,6 %, магний – 2,1 %, натрий – 2,7 %, калий – 2,6 %, другие элементы обычно не превышают в среднем 1,4 %. Температура магмы различна, но обычно 100–1300 °С.
Магматические горные породы формируются, за счет изменения магмы под воздействием слабо изученных сложнейших взаимосвязанных физических и химических, физико-химических процессов. Процессы эти во многом завершаются при охлаждении или кристаллизации магмы с образованием агрегатов силикатных минералов. В зависимости от условий, в которых происходит охлаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, горные породы делят на интрузивные (глубинные) – гранит, сиенит, диорит, габбро и др. и эффузивные (излившиеся) – базальт, диабаз, пемза, порфирит и др..
Разновидностями этих пород соответственно будут жильные и вулканические. При формировании вулканических пород магму называют лавой.
В составе магматических пород основное место занимают полевые шпаты, амфиболы, пироксены, кварц и слюды. В наиболее древних породах могут присутствовать вторичные минералы (карбонаты, глинистые), которые возникают в процессе выветривания из первичных минералов. Количество этих минералов может служить показателем степени выветрелости породы.
Свойства пород зависят от особенностей их внутреннего строения и сложения в массиве.
Структура – особенности внутреннего строения породы, обусловленные формой, размерами, количественным соотношением ее
составных частей – минералов. В магматических породах различают ряд структур, в частности: 1) зернистые, типичные для глубинных пород; 2) полукристаллические (совместное нахождение кристаллов и аморфного стекла); 3) стекловатые, типичные для излившихся пород.
Рис.2.1. Схема образования магматических горных пород
1 – толщина осадочных пород; 2 – поверхность Земли
Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение частей породы в ее объеме «рисунок» породы. Для магматических пород характерны следующие текстуры: 1) массивная – равномерное, плотное расположение минералов; 2) – полосчатая чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры; 3) шлаковая – порода, содержащая видимые глазом пустоты.
Отдельности. При остывании магмы в связи с изменением объема в породах возникают тончайшие трещины, которые разбивают массив на отдельные участки (формы). В зависимости от системы расположения трещин возникают отдельности: столбчатая (базальт), глыбовая (гранит), шаровая (диабаз) и др.
Формы залегания магматических пород (рис 2.2). Глубинные горные породы залегают в виде батолитов – огромных массивов площадью до нескольких сотен километров, залегающих глубоко от земной поверхности; штоков – ответвлений от батолитов; лакколитов – грибообразных форм, образованных при внедрении магмы между слоями осадочных толщ; жил, возникших при заполнении магмой трещин в земной коре.
Для излившихся горных пород характерными являются купола – сводообразные формы; лаковые покровы, образовавшиеся в результате растекания магмы на поверхности Земли; потоки – вытянутые формы, возникшие в результате излияния магмы из вулканов.
Рис. 2.2. Основные формы залегания магматических пород:
1 – жилы; 2 – покров; 3 – поток; 4 – вулканический конус; 5 – батолит; 6 – лакколит; 7 – толща осадочных пород
Характеристика групп магматических пород. Кислые породы (содержание SiO2 от 65 до 75 %) являются наиболее распространенными среди магматических пород. Основные их представители: гранит и его излившиеся аналоги — кварцевые порфиры, липариты, вулканические стекла. Средние породы (содержание SiO2 от 52 до 65 %). В эту группу «ходят глубинные породы: диориты (излившиеся аналоги – порфириты и андезиты) и сиениты (излившиеся аналоги – орптоклазовый порфир и трахит). Основные породы (содержание SiO2 от 40 до 52 %). В эту группу входит глубинная порода габбро и ее излившиеся аналоги – диабаз и базальт. Ультраосновные породы (содержащие SiO2 менее 40 %) имеют только глубинное происхождение, не содержат полевых шпатов и кварца. Распространение очень ограниченное. На поверхности земли неустойчивы и легко поддаются выветриванию. К ним относятся пироксениты, перидотиты, дуниты.