Лекция № 3 Горные породы

Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты, которые «рождаются» в земной коре. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а иногда и условий залегания в земной коре.

Горные породы чаще всего полиминеральны, но в ряде случаев они состоят в основном из одного минерала (кварцит из кварца, мрамор из кальцита). Горные породы не имеют химических формул. Их состав оценивается валовым химическим анализом, например, химический состав базальта: SiO₂ – 49-52%, Al₂O₃ – 10-14%,Fe₂O₃ 4-14%, СаО – 8-10% и т.д.

Сейчас в земной коре установлено около 1000 горных пород. По своему происхождению (генезису) ГП делятся на три типа: магматические, осадочные и метаморфические. Отправной точкой генезиса ГП является магма. Из магмы формируются магматические породы. Со временем эти породы видоизменяются. В том случае, если они остаются в глубине земной коры, под действием высоких температур и давлений из них образуются метаморфические породы. Если в результате тектонических процессов МП выходят на поверхность и под действием процесса выветривания разрушаются, то из них возникают осадочные породы. В течение миллионов лет ОП перекрываются новыми толщами осадочных отложений и попадают в условия метаморфических процессов. Из этих осадочных пород, в свою очередь, формируются тоже метаморфические породы.

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, и занимают более 75% площади земной поверхности.

ГП являются для строителей основным поставщиком минеральных материалов, которые широко используются как в естественном, так и в переработанном виде.

Основной классификацией ГП является их разделение на три типа по генетическому признаку, т.е. на магматические, осадочные и метаморфические.

Другой классификацией ГП служит инженерно-геологическая классификация. Инженерная геология – это наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства ГП в связи с инженерно-строительной деятельностью человека. Для решения задач ИГ ГП разделяют тоже по их свойствам, но с позиции их несущей способности,, т.е. способности выдерживать нагрузки от зданий и сооружений. ГП разделяют на следующие типы: 1) скальные (магматические, метаморфические, осадочные типа известняков, конгломератов, песчаников); 2) нескальные, куда входят осадочные обломочные породы, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные, искусственные почвы.

Магматические горные породы

1. Происхождение, классификация, форма залегания

2. Химический и минеральный состав

3. Структура, текстура, трещиноватость

4. Общая характеристика МГП

Вопрос 1. Магматические (или изверженные) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности. 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 ⁰С.

История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно изменялась под воздействием сложнейших взаимосвязанных физических, 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, магматические горные породы делят на интузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся).

Глубинные породы формируются в условиях высокого давления при больших температурах. Остывание магмы происходит медленно, равномерно, нередко при участии газов, паров воды, поэтому образовавшиеся ГП плотные, массивные, полнокристаллические (гранит, габбро).

Излившиеся породы формируются в условиях быстрого остывания магмы (лавы (магма, вышедшая на поверхность земли)) на поверхности земли, низкой температуры и небольшого давления, бурной отдачи газов и паров воды в атмосферу. Образовавшиеся ГП имеют большое количество пор и аморфного стекла, иногда с включением отдельных кристаллов (базальт, обсидиан, пемза, туф). Излившиеся породы разделяют на кайнотипные (новые) и палеотипные (древние, которые в силу своего более древнего возраста бывают значительно разрушены процессами выветривания.)

Классификация магматических пород, кроме деления их на глубинные и излившиеся, основана на содержании в них кремнезема в пересчете на SiO₂ (см. табл. ).

Таблица

_{Классификация магматических горных пород по SiO}2

Состав пород		Породы
содержание оксида SiO2, %	минералы	глубинные	излившиеся (аналоги глубинных)
Кислые породы (75-65)	кварц, полевые шпаты, слюды	граниты	кварцевый порфир, липарит
Средние породы (65-52)	полевые шпаты, роговая обманка, биотит плагиоклазы, роговая обманка, авгит, биотит	сиениты диориты	ортоклазовый порфир, трахит порфирит, андезит
Основные породы (52-40)	плагиоклазы, авгит, иногда оливин	габбро	диабаз, базальт
Ультраосновные породы (менее 40)	авгит авгит, оливин, рудные минералы оливин, рудные минералы	пироксены перидотиты дуниты	- - -

Разделение магматических пород по SiO₂ имеет большое практическое значение. Так, с уменьшением SiO₂ в глубинных породах возрастает плотность, понижается температура плавления, породы лучше поддаются полировке, окраска их становится темнее.

Форма залегания МГП связана с их происхождением. Глубинные породы залегают в виде батолитов – огромные «бездонных» массивов, залегающих на больших глубинах или имеющих выход на поверхность земли в силу тектонических процессов; штоков – ответвлений от батолитов; лакколитов – грибообразных форм, жил, возникающих при заполнении магмой небольших трещин в земной коре. Излившиеся породы могут иметь форму купола – сводообразная форма; а также потоков и лавовых покровов, образовавшихся в результате растекания магмы на поверхности земли.

Вопрос 2. В составе МГП присутствуют почти все химические элементы. В наибольшем количестве встречаются десять – O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ni, H. На долю остальных приходится менее 1%. Наиболее характерным элементов является кремний. В пересчете на оксид кремния его количество колеблется от 25 до 85%.

Минеральный состав МГП характеризуется большим разнообразием. Каждая порода имеет свой состав минералов. Если подсчитать среднее содержание, то в МГП на первом месте будут полевые шпаты (60%), далее амфиболы и пироксены (17%), кварц (12%), слюда (4%). В меньшем количестве присутствуют оливин, апатит, корунд, рудные минералы.

В МГП могут присутствовать карбонаты и глинистые минералы, которые являются вторичными по отношению к основным минералам, т.к. они возникли в процессе выветривания ГП за счет ее разрушения. Количество вторичных минералов может служить показателем выветрелости МГП, особенно это характерно для палеотипных эффузивных пород.