Минералы и горные породы. Учебное пособие

2.3. Описание наиболее распространенных горных пород

1 до 5 и более 10 мм). В общем случае размеры кристаллических зерен

увеличиваются по мере роста температур метаморфизма. Выделяются также: обломочная, или катакластическая, структура (катакласты –

обломки минеральных зерен или пород), возникающая при тектоническом дроблении исходной породы; реликтовая, или остаточная, структура, отражающая черты структуры первичной породы, под-

вергшейся метаморфизму.

Текстура метаморфических пород. Является важнейшим диагностическим признаком. Для метаморфических пород характерны слан-

цеватая, полосчатая, плойчатая, очковая, массивная и другие текстуры. Сланцеватая текстура обусловлена взаимно параллельным рас-

положением пластинчатых или удлиненных минералов и выражается в способности породы раскалываться на тонкие пластинки или плитки. Сланцеватые текстуры свойственны большой группе метаморфи-

ческих пород под общим названием «сланцы».

Полосчатая текстура характеризуется чередованием полос различного минерального состава, отличающихся часто цветом и толщиной и либо образующихся при наследовании первичной слоистости исходных осадочных пород, либо являющихся результатом метаморфической дифференциации – перераспределения минералов при перекристаллизации (Белоусова, Михина, 2016). Полосчатые текстуры чаще всего свойственны наиболее распространенным метаморфическим породам – гнейсам. В связи с этим такие текстуры обычно на-

зывают гнейсовыми.

Плойчатая текстура определяется присутствием в породе гофрировки полос или прослоев в форме очень мелких складок, образо-

ванных под влиянием стресса (бокового давления).

Очковая текстура отличается наличием более или менее округлых или овальных образований – «очков», обычно выделяющихся по цвету на общем фоне породы.

Массивная текстура характеризуется отсутствием ориентировки

минеральных зерен и однородным сложением породы.

Типы метаморфизма. В зависимости от масштабов и действующих факторов метаморфизма различают локальный и региональный метаморфизм.

101

Глава 2. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Локальный метаморфизм проявляется на небольших территориях, обычно связан с действием одного или двух факторов и подраз-

деляется на контактовый и динамометаморфизм.

Контактовый метаморфизм происходит на контакте внедрившейся магмы с вмещающими горными породами. Метаморфические изменения пород происходят под влиянием высокой температуры внедрившегося магматического расплава и генетически связанных с ним постмагматических горячих растворов. Контактовый метамор-

физм, протекающий преимущественно под действием тепла магматического расплава, также называется термальным или контакто- во-термальным. Термальный метаморфизм обычно проявляется в

сравнительно узкой зоне вдоль контакта магматического расплава с вмещающими породами и выражается преимущественно в интенсивной перекристаллизации последних. Типичным примером пород контактово-термального метаморфизма являются роговики, образующиеся за счет прогрева и перекристаллизации песчано-глинистых пород. Это темные, очень плотные мелкозернистые породы массивной текстуры, состоящие в основном из кварца и слюды (главным образом биотита), а также полевых шпатов и других минералов. Контактовые роговики образуются также при метаморфизме некоторых других осадочных и магматических пород. Роговики часто бывают рудоносны.

В контакте осадочных карбонатных пород, известняков и доломитов с гранитами возникают метаморфические горные породы – скарны. Главным фактором образования скарнов являются горячие водные растворы, отделяющиеся от остывающего гранитного расплава. Посредством этих растворов осуществляется химическое взаимодействие находящихся в контакте различных по составу пород. В результате обменных реакций происходит замещение (метасоматоз) вещества карбонатных пород новообразованными силикатными минералами.

В связи с этим данный тип контактового метаморфизма иногда называют также контактово-метасоматическим. Скарны представляют

собой известково-силикатные породы, очень разнообразные по внешнему виду. Состоят в основном из пироксенов и гранатов. Структура кристаллическая, от мелкодо крупнозернистой, часто неравномер-

102

2.3. Описание наиболее распространенных горных пород

но-зернистая. Текстура массивная. К скарнам нередко приурочены промышленные скопления рудных минералов железа, свинца, цинка, олова, вольфрама, молибдена, минералов бора, слюды флогопита и других полезных ископаемых. В связи с этим выделяется особый генетический тип месторождений – скарновый, имеющий важное про-

мышленное значение.

Динамометаморфизм (дислокационный метаморфизм) происходит под действием сильного ориентированного давления – стресса – и проявляется в сравнительно узких зонах разрывных тектонических нарушений (разломов, надвигов, сбросов и др.). Стрессовое давление в условиях невысоких температур вызывает механическое раздробление

(катаклаз) горных пород и зерен минералов без их перекристаллизации. Этот тип динамометаморфизма также называют катакласти-

ческим. Стрессовое давление, сопровождающееся повышением температуры, приводит к возникновению новообразованных минералов (серицит, хлорит и др.) с однообразной ориентировкой при перекристаллизации.

В зависимости от степени раздробленности пород выделяют тек-

тонические брекчии, катаклазиты и милониты.

Тектонические брекчии – наиболее распространенные породы динамометаморфизма. Образованы угловатыми обломками разного размера раздробленных исходных пород, сцементированными мелкораздробленным материалом тех же пород. Структура обломочная (ка-

такластическая), текстура массивная.

Катаклазиты – состоят из мелких угловатых обломков раздробленной не только породы, но и слагающих ее зерен минералов, сцементированных перетертым материалом этой же породы. Структура обломочная (катакластическая), текстура массивная.

Милониты (от греч. μύλος – мельница) характеризуются наиболее высокой степенью дробления исходных пород и состоят из тонкоперетертого сцементированного материала. Текстура милонитов тонкополосчатая, иногда линзовидно-полосчатая, обусловленная чередованием тонких слоев тонкоперетертого и менее раздробленного материала линзовидного облика. Структура визуально не различима и определяется только под микроскопом.

103

Глава 2. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Изучение пород динамометаморфизма имеет важное значение для восстановления истории тектонических движений земной коры и свя-

занных с ними разрывных нарушений горных пород разного порядка. Региональный метаморфизм, в отличие от локального, охваты-

вает обширные территории и поэтому является наиболее распространенным. Региональный метаморфизм происходит на больших глубинах, где обеспечивается совместное воздействие на горные породы высокой температуры, давления и горячих глубинных растворов разной природы. В результате образуется широкий спектр метаморфических пород.

В зависимости от состава и строения первично осадочных и магматических пород при региональном метаморфизме возникают определенные виды метаморфических пород, которые по мере нарастания интенсивности факторов метаморфизма претерпевают закономерные изменения состава, структуры и текстуры. При этом формируются характерные ряды пород, представляющие собой последовательные этапы (стадии, ступени) преобразования исходной породы (Пособие к лабораторным занятиям…, 1988).

Типичным примером постепенного нарастания интенсивности метаморфизма является последовательное преобразование глинистых пород, чутко реагирующих на изменение условий температуры и давления. Глины образуют ряд пород от менее метаморфизованных к более метаморфизованным, включающий соответственно глинистые сланцы, затем филлиты и кристаллические сланцы и наконец гнейсы (Короновский и др., 2007).

Глинистые сланцы соответствуют, так же как и аргиллиты, начальным стадиям преобразования осадочных глинистых пород. Выше отмечалось, что аргиллиты – твердые глинистые породы, не размокающие в воде, являются первой стадией изменения глин на пути их пре-

вращения в глинистые сланцы.

Глинистые сланцы по составу и строению представляют собой переходные породы от собственно осадочных глинистых к метаморфическим породам. Глинистые минералы в них, характерные для осадочных пород, частично перешли в новообразованный серицит – мелкочешуйчатый мусковит, типичный для наиболее низких ступеней метаморфизма. Появляется отчетливо выраженная сланцеватость, они

104

2.3. Описание наиболее распространенных горных пород

легко раскалываются на ровные плитки с матовой поверхностью. Цвет обычно серый, темно-серый. Часто присутствует углистое вещество, что придает им черный цвет. Структура микрокристаллическая, тек-

стура сланцеватая.

Филлиты (от греч. φύλλον – лист) образуются при дальнейшем метаморфизме глинистых сланцев и в отличие от них уже не содержат глинистых минералов. Филлиты – это типичные метаморфические породы, обладающие полнокристаллической мелкозернистой структурой и плотной, тонкосланцеватой текстурой. Состоят главным образом из кварца, серицита и хлорита с примесью некоторых других минералов. Имеют характерный шелковистый блеск за счет мельчайших чешуек серицита и хлорита, развивающихся на поверхностях сланцеватости. Цвет их зеленый, серый или черный в зависимости от примесей.

Разновидности филлитов и глинистых сланцев, хорошо раскалывающиеся на тонкие и ровные плитки, называются кровельными слан-

цами. Они плотны, вязки и водонепроницаемы.

Кристаллические сланцы образуются при дальнейшем метаморфизме филлитов. В сравнении с филлитами это более крупнозернистые и лучше раскристаллизованные породы, с мелкоили среднезер-

нистой структурой и хорошо развитой сланцеватой текстурой. К ним относятся слюдяные сланцы, состоящие в основном из кварца и слюд –

биотита и мусковита – с примесью других минералов. В зависимости от состава слюд различают биотитовые, мусковитовые и двуслюдяные сланцы. Окраска их изменяется от светло-серой до темно-серой, иногда пятнистая, с характерным перламутровым блеском на поверхностях сланцеватости.

Гнейсы соответствуют наиболее высокой степени метаморфизма глинистых пород. Они состоят преимущественно из кварца и полевых шпатов, обычно присутствуют слюды, иногда амфиболы, пироксены и другие минералы. Структура их полнокристаллическая средне- и крупнозернистая. Для гнейсов типична гнейсовая – полосчатая текстура, обусловленная чередованием более или менее параллельных слоев светлых и цветных минералов. Ориентированной гнейсовой текстурой они отличаются от гранитов, к которым близки по минеральному составу.

105

Глава 2. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Определенные ряды пород формируются при нарастании интенсивности метаморфизма и последовательном преобразовании песчаных и карбонатных пород (Белоусова, Михина, 2016).

Кварцевые пески и песчаники переходят сначала в кварцитовид-

ные песчаники, а затем в кварциты.

Кварциты представляют собой массивные и крепкие мелкозернистые породы, состоящие из прочно сцементированных зерен кварца. Цвет кварцитов различный, но обычно преобладают светло-серые тона. Кварциты образуются также при метаморфизме кремнистых (опоки, трепелы и др.) и других богатых кремнеземом пород. Кварциты используются как прочный строительный и облицовочный материал, а обогащенные гематитом и магнетитом (железистые кварциты) – как руда на железо.

Иногда встречаются рассланцованные разности кварцитов, которые называют кварцитовыми или кварцитовидными сланцами. Развитие сланцеватой текстуры обусловлено наличием глинистой примеси в исходных породах.

Аркозовые песчаники, содержащие наряду с кварцем значительное количество полевых шпатов, превращаются в слюдяные сланцы, а при дальнейшем метаморфизме – в гнейсы.

Карбонатные породы (известняки, доломиты) преобразуются в известковистые сланцы, а затем в мраморы.

Мраморы – полнокристаллические мелко-, средне- и крупнозернистые массивные породы, состоящие главным образом из кальцита и доломита. Наиболее чистые разности мраморов отличаются белым цветом. Наличие минералов-примесей, а также неоднородностей в породе придает им различную окраску. Мраморы издавна используются

вкачестве декоративного и лучшего поделочного камня.

Врезультате регионального метаморфизма происходят последовательные преобразования и магматических горных пород (Короновский, Якушова, 1991). Ультраосновные породы переходят в тальковые

сланцы, а затем в серпентиниты.

Тальковые сланцы – тонкосланцеватые, мягкие, жирные на ощупь породы светло-зеленоватого цвета. Состоят в основном из талька, обычно с примесью кварца, хлорита и слюд. Наиболее чистые тальковые сланцы называются тальковым камнем.

106

2.3. Описание наиболее распространенных горных пород

Серпентиниты (змеевики) – плотные зеленые, темно-зеленые до черного цвета породы, часто неравномерно окрашенные (пятнистые), гладкие на ощупь, с блестящими поверхностями скола. Состоят из серпентина, часто присутствуют хлорит, тальк и асбест. Структура скрытокристаллическая, текстура массивная, реже сланцеватая.

Основные и средние магматические породы превращаются в хлоритовые сланцы, а при более глубоком метаморфизме переходят в ам-

фиболиты.

Хлоритовые сланцы – полнокристаллические, чешуйчато-слан- цеватые, мягкие и жирные на ощупь породы. Состоят в основном из хлорита, придающего этим породам характерный зеленый цвет. Кроме хлорита, в небольших количествах присутствуют кварц и примеси других минералов (тальк, эпидот, актинолит, слюды, магнетит и др.).

Амфиболиты – полнокристаллические мелкоили среднезернистые породы темно-серого до черного цвета с зеленоватым оттенком. Состоят главным образом из амфибола (роговой обманки), полевого шпата (плагиоклаза) и минералов-примесей (кварц, хлорит, эпидот, гранат и др.). Текстура массивная или сланцеватая, иногда пятнистая. Амфиболиты образуются также за счет глинисто-карбонатных пород мергелистого состава. Используются в качестве строительного камня и как поделочный и облицовочный материал.

Кислые магматические породы на ранних стадиях метаморфизма превращаются в слюдяные сланцы, а затем переходят в гнейсы.

К высшим ступеням регионального метаморфизма, характеризующимся сочетанием наиболее высоких температур и давлений, отно-

сятся такие весьма своеобразные породы, как гранулиты и эклогиты. Гранулиты образуются за счет как исходных магматических, так и

осадочных горных пород. Это полнокристаллические мелкозернистые светлые или темноокрашенные породы кварц-полевошпатового состава, содержащие значительное количество буровато-красного граната (пре-

имущественно пиропа). Текстура обычно гнейсовая, иногда массивная. Эклогиты – плотные, средне- и крупнозернистые породы, состоя-

щие из двух минералов: травяно-зеленого пироксена (омфацита) и граната. Текстура массивная. Образуются из пород типа габбро-базальтов, типичных для нижних слоев земной коры и верхних слоев мантии.

107

Глава 2. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Контрольные вопросы к параграфу 2.3

1.Результатом какого эндогенного процесса являются магматические породы?

2.По каким признакам классифицируются магматические породы?

3.Какой цвет и минеральный состав имеют магматические породы?

4.Какие структуры и текстуры характерны для магматических пород?

5.Какие формы залегания характерны для магматических пород?

6.Какие породы относятся к ультраосновным, основным, средним и кислым?

7.Какой минеральный состав, строение и формы залегания характерны для гранитов и базальтов?

8.Какие структурные особенности характерны для жильных пород?

9.Какие известны пирокластические и вулканические породы?

10.Каково практическое использование магматических пород?

11.Результатом каких процессов являются осадочные горные породы?

12.Как классифицируются осадочные горные породы?

13.Какие характерные признаки свойственны осадочным породам?

14.Какие минералы характерны для осадочных пород?

15.Каковы структурные и текстурные особенности осадочных пород?

16.По каким признакам классифицируются обломочные горные породы?

17.Какие горные породы выделяются в составе обломочных?

18.Какие осадочные породы относятся к химическим и органогенным?

19.Что такое каустобиолиты?

20.Каково практическое использование осадочных пород?

21.Что такое метаморфизм и каковы его главные факторы?

22.Какой минеральный состав характерен для метаморфических пород?

23.Какие структуры и текстуры характерны для метаморфических пород?

24.Какие известны типы метаморфизма?

25.Какие породы образуются в результате контактового метаморфизма?

26.Какие породы образуются в результате динамометаморфизма?

27.Какой метаморфизм называется региональным?

28.Каковы минеральный состав и строение кристаллических сланцев?

29.Охарактеризуйте минеральный состав и строение гнейсов.

30.Что такое гранулиты и эклогиты?

108

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Происхождение названий минералов

Названия минералов даны по: (Геологический словарь, 1973).

АВГИТ – от греч. αὐγή – блеск – за сильный стеклянный блеск на плоскостях спайности.

АКТИНОЛИТ – от греч. ἀκτίς – луч + λίθος – камень, т. е. лучистый камень, для которого типична игольчатая форма кристаллов.

АЛМАЗ – от греч. ἀδάμας – непобедимый (первоначально так называли сталь) – за его твердость и предполагавшуюся неразрушимость.

АМФИБОЛЫ – общее название группы минералов подкласса ленточных силикатов (см. актинолит, роговая обманка). Название проис-

ходит от греч. ἀμφίβολος – двусмысленный, неясный – из-за сложного состава и схожести с пироксенами.

АНГИДРИТ – от греч. ἀν – отрицание или отсутствие + γύδωρ – вода, т. е. лишенный воды, безводный, в отличие от более распространенного водного сульфата кальция – гипса.

АПАТИТ – от греч. ἀπάτη – обман, так как его часто принимали за другие минералы.

БАРИТ – от греч. βαρύς – тяжелый – за высокий удельный вес. Синоним: тяжелый шпат.

БИОТИТ – назван в честь французского минералога и физика Ж.-Б. Био (G. B. Biot).

ГАЛЕНИТ – от лат. galena – свинцовая руда. Синоним: свинцовый блеск.

ГАЛИТ – от греч. ἅλς – соль.

ГЕМАТИТ – от греч. αιματίτης – кровавый, что обусловлено его специфической окраской (красный, буровато-красный и др.).

109

Приложения

ГИПС – от греч. γύψος – мел, известь, что отражает его цвет и вяжущие свойства.

ГЛАУКОНИТ – от греч. γλαυκός – светло-зеленый, что соответствует его специфической окраске (зеленый разных оттенков).

ГРАНАТ – от лат. granatus – зернистый – по сходству с формой и цветом плодов граната.

ГРАФИТ – от греч. γράφω – пишу.

ДИОПСИД – от греч. δυ- – два, двойной + ὄψις – обличие, что связано с двойственным типом облика его кристаллов.

ДОЛОМИТ – в честь французского геолога Г. де Доломье. ЗОЛОТО – название, возможно, связано с санскритским словом,

имеющим общее происхождение с корнем «сол» – солнце.

ИЛЛИТ – название дано по месту находки в Иллинойсе (США). КАЛЬЦИТ – от лат. calx (calcis) – известь.

КАОЛИНИТ – название происходит от хребта Као-Линг в Китае, где добывался каолин для производства знаменитого китайского фарфора.

КВАРЦ – название относится к средним векам. Возможно, от нем. querklufterz (руда секущих жил) или от нем. quarz, происходящего от старонем. twarc, что значит твердый.

КИНОВАРЬ – от греч. κιννάβαρι. Вероятно, название происходит от древнего персидского слова, по-видимому, означавшего «кровь дракона», за его красный цвет.

КОРУНД – название происходит от старинного индийского слова «каурунтака».

ЛАБРАДОР – назван по полуострову Лабрадор (Канада), где был впервые найден.

ЛИМОНИТ – от греч. λειμων – луг, болото – по месту нахождения (болотные руды). Синоним: бурый железняк.

МАГНЕЗИТ – назван по месту области Магнезиа в Фессалии (Греция). Синонимы: магнезитовый (магнезиальный) шпат; горький шпат.

МАГНЕТИТ – от греч. μαγνῆτις – магнитный камень. Синоним: магнитный железняк.

МИКРОКЛИН – от греч. μικρός – маленький + κλίνω – наклоняю, т. е. «незначительно отклоненный», так как угол между плоскостями спайности отличается от прямого на 20’.

110