2. 1. 2. Характеристика магматических горных пород

В краткой характеристике наиболее распространенные магматические породы разделены по происхождению на две группы: интрузивную и эффузивную. Каждая группа разделяется по химическому составу.

Интрузивные породы– полнокристаллические по структуре.

• Кислые (содержат менее 10 % темных минералов) – граниты, гранитные пегматиты.

• Средние (10–50 % темных) – сиениты, сиенитные пегматиты; диориты, кварцевые диориты.

• Основные (50–90 % темных) – габбро.

• Ультраосновные (более 90 % темных) – дуниты, пироксениты, перидотиты.

Необходимо обратить внимание на понятие аналог (эффузивный, интрузивный). Аналогаминазывают породы, одинаковые по химическому и минеральному составу, но отличные по внешнему облику (структуре и текстуре) в силу разных условий застывания магмы. Например, из магмы кислого состава образовались породы как в глуби Земли, так и на ее поверхности. При этом в абиссальной зоне возникли полнокристаллические, массивные граниты. В гипабиссальной зоне – полнокристаллические, порфировидные, массивные граниты-рапакиви. На поверхности, после извержения этой же магмы, застыли неполнокристаллические порфировые или стекловатые кварцевые порфиры и липариты. Таким образом, цепочка аналогов будет представлена всеми названными породами – их химический и минеральный составы идентичны, однако внешний вид абсолютно разный.

Для удобства определения приведем краткий перечень некоторых интрузивных пород и их эффузивных аналогов.

• Гранит, гранодиорит, гранитный пегматит – кварцевый порфир; липарит.

• Сиенит, сиенитный пегматит – трахит.

• Диорит, кварцевый диорит – андезит; андезитовый порфирит.

• Габбро – габбро-порфирит; базальт; диабаз.

• Пироксенит, дунит, перидотит – пикрит; кимберлит.

Обсидианы, вулканические туфы и пемзы являются породами непостоянного химического и минерального состава. Они могут служить эффузивными аналогами разных интрузивных пород: кислых, средних и основных. Кроме того, выделяют также группу жильныханалогов – пород интрузивного происхождения, формирующихся в протяженных, но узких трещинах, расходящихся от более крупных интрузивных тел. Типичными представителями жильных аналогов служат пегматиты.

Формы залеганиямагматических тел зависят от их химического состава и от условий застывания магмы. Чем выше содержание в магме кремнезема, тем ниже ее подвижность. Следовательно, породы кислого состава формируют тела компактные, сфероидальные – батолиты и штоки среди интрузивных тел, купола – среди вулканических образований. Наоборот, жидкая основная магма под землей легко проникает даже в узкие трещины, образуя дайки, пластовые интрузии. Изливаясь на поверхность, основная магма растекается на большие расстояния, создавая потоки и покровы. Расплавы среднего химического состава, в зависимости от вязкости, могут создавать тела разных форм – присущие как кислым, так и основным породам.

Внутри магматических тел формируются системы закономерно ориентированных трещин, которые называются трещинамиотдельности. Медленно остывающие интрузивные тела рассекаются трещинами по окраинам – параллельно контактам с боковыми породами. В результате возникает отдельностьпластоваяилиплитообразная. Если подобная система трещин пересекается перпендикулярно другими трещинами, то возникаетпараллелепипедальнаяотдельность. Под воздействием выветривания вершины и ребра параллелепипедальной отдельности сглаживаются, что ведет к образованиюматрацевиднойотдельности. Внутри быстро остывающих лавовых потоков и покровов возникают вертикальные системы трещин, разбивающих породу на параллельные столбы (призмы) – так возникаетстолбчатаяотдельность. Быстро остывающему расплаву основного состава характерно одновременное стяжение к многочисленным разрозненным центрам. Вокруг таких центров возникают сферические трещины – формируетсяшароваяотдельность, в которой каждый шар разделен на скорлупки.

Эффузивные породы разделяются на две группы: кайнотипные(молодые; не измененные процессами выветривания) ипалеотипные(древние; измененные процессами выветривания)

Гранит– кислая порода интрузивного происхождения. Окраска от светло-серой (почти белой) до серой, оранжево-желтой, розовой, мясо-красной. Состоит из кварца (25–30 % объема породы), ортоклаза; акцессорами чаще всего служат роговая обманка, мусковит и биотит. Разновидности гранита получают название либо по минеральному составу, либо по структурно-текстурным особенностям. Так, соответственно преобладающим темным минералам выделяютгранитбиотитовый,роговообманковый,пироксеновыйи проч. Структура гранита полнокристаллическая, равномерно-кристаллическая или порфировидная; текстура – массивная. Мелкокристаллические разновидности гранита, почти лишенные темных минералов, называютаплит. Порфировидные граниты с гигантскими изометричными кристаллами красного ортоклаза, отороченными мелкими кристаллами кварца –гранит-рапакиви. В земной коре граниты образуют крупнейшие интрузивные тела: батолиты, штоки, реже – лополиты, дайки. Гранитам характерна пластовая матрацевидная отдельность.

Гранодиорит– кислая порода интрузивного происхождения, полнокристаллической структуры и массивной текстуры. Порода серого цвета. Отличается от гранита меньшим участием кварца и невысоким содержанием ортоклаза (не более 30 % от всех полевых шпатов, содержащихся в породе). Таким образом, гранодиорит темнее гранита, окраска гранодиорита более холодная, жирно блестящих кристаллов кварца в нем немного. Если кварца в интрузивной породе много, и темно-окрашенных минералов не более 10 %, то это гранит; если же кварца много, но темных минералов содержится до 25 % – кварцевый диорит. Формы залегания гранодиоритов те же, что и гранитов.

Гранитный пегматит– кислая и светлая интрузивная порода, жильный аналог гранита. Главные породообразующие минералы те же, что и у гранита. Вместе с тем, пегматиты отличаются повышенным участием летучих компонентов (H₂O,B,F,Clи др.), а также минералов, содержащих редкие элементы (бериллий, уран, ниобий, литий и др.). Главным отличительным признаком данных пород, помимо светлой окраски, служит пегматитовая текстура – она создана взаимным прорастанием гигантских кристаллов, что создает неповторимый рисунок на каждом новом сколе породы. Иногда прорастание создает рисунок, напоминающий древнюю клинопись – тогда породу называютписьменнымгранитом. С пегматитами связаны месторождения мусковита, берилла, изумруда, турмалина, циркона, топаза.

Липарит(риолит) – кайнотипная эффузивная порода кислого состава. Породы светло-серые, теплых оттенков. Структура порфировая – преобладает стекловатая масса, в которую вкраплены кристаллы кварца и, нередко, ортоклаза. Чаще встречаются идиоморфные (угловатые) кристаллы. Текстура пород ноздреватая, нередко флюидальная. Липариты образуют купола, реже – потоки, дайки.

Кварцевыйпорфир(риолитовыйпорфир) – палеотипная эффузивная порода кислого состава. Цвет светло-серый, бурый, мясо-красный, розовый. Структура порфировая – в стекловатую массу включены ксеноморфные (сферические) кристаллы ортоклаза и кварца. Текстура пород массивная, реже ноздреватая. Кварцевые порфиры залегают так же, как и липариты.

Сиенит – интрузивная порода среднего состава. Структура полнокристаллическая, чаще всего среднекристаллическая. Порода похожа на гранит, от которого отличается отсутствием кварца – сиениты состоят из ортоклазов (до 70 %), слюд и роговой обманки (до 10 %), а также из плагиоклазов. В зависимости от цвета ортоклаза, окраска сиенита либо красно-бурая, либо серая. Сиениты формируют собою штоки, дайки. Сиенитам свойственна пластовая или параллелепипедальная отдельность.

Трахит– кайнотипный эффузивный аналог сиенита. Окраска светло-серая разных оттенков – от розовато-серой до зеленовато-серой. Структура порфировая, текстура ноздреватая. Порфировые вкрапления образованы идиоморфными кристаллами зеленой роговой обманки, слюд, полевых шпатов. Трахиты образуют купола, потоки.

Нефелиновый сиенит– интрузивная (полнокристаллическая) порода, похожая на сиенит. Окраска нефелинового сиенита от красно-бурой до серой. Порода состоит из полевых шпатов и нефелина. Нефелин легко спутать с кварцем – следует помнить, что нефелин лишен прозрачности, тогда как кварц просвечивает даже в крупных кристаллах. Эти два минерала никогда не образуют парагенезиса (вместе не встречаются). В земной коре нефелиновые сиениты образуют штоки, дайки. Эффузивные аналоги нефелинового сиенита крайне редки.

Диорит– интрузивная порода среднего состава. Цвет зеленовато-серый, структура полнокристаллическая, чаще всего среднекристаллическая. Состоит из плагиоклазов (до 50 %) и роговой обманки (до 45 %). В качестве акцессора типичны биотит и авгит, реже встречается оливин. Диориты образуют штоки, лакколиты, жилы.

Андезит– кайнотипная эффузивная порода, аналог диорита. Окраска зеленовато-серая темная. Структура порфировая, текстура пористая. Порфировые включения представлены идиоморфными, удлиненными кристаллами плагиоклазов и роговой обманки. На поверхности кристаллов хорошо различимы стеклянный блеск и совершенная спайность. Андезиты залегают в виде покровов, потоков, куполов.

Андезитовый порфирит– палеотипная эффузивная порода, аналог диорита. Цвет породы зелено-серый, темно-серый, структура порфировая. Вкрапленники образованы грязно-серыми кристаллами полевых шпатов, поверхность которых почти лишена блеска, плоскости спайности просматриваются с трудом. Андезитовые порфириты залегают в виде покровов, потоков, куполов.

Габбро– интрузивная порода основного химического и непостоянного минерального состава. Габбро являются темноцветными породами, их главный признак – господство зеленых или черных (темно-серых) минералов. Поэтому название конкретному образцу дается с учетом преобладающего темного минерала: габбро лабрадоритовое, рогово-обманковое, пироксеновое и др. Структура габбро полнокристаллическая, равномернокристаллическая. На долю светлых (серых) кристаллов плагиоклазов приходится не более 40 %, тогда как остальные 60 % заняты черно-зелеными роговыми обманками, авгитом, оливином. Габбро формируют собой крупные лакколиты и пластовые интрузии. Габбро характерны пластовая, глыбовая и параллелепипедальная отдельности.

Базальт– кайнотипная эффузивная порода, аналог габбро. Цвет от темно-серого до густо-черного, порода очень тяжелая. Структура афировая или порфировая, текстура пористая. Порфировые включения представлены идиоморфными кристаллами роговой обманки, плагиоклаза – они резко выделяются на темном фоне основной массы породы. Базальты являются самыми распространенными вулканическими породами – ими сформированы гигантской площади вулканические покровы (траппы) и потоки; базальтовый слой залегает в основании всей земной коры. Базальтам свойственна столбчатая пяти- или шестигранная отдельность. Под воздействием выветривания базальты могут приобретать ржаво-бурую окраску, что вызвано окислением железа.

Диабаз– палеотипная эффузивная или гипабиссальная порода, аналог габбро. Очень характерен серо-зеленый цвет. Структура скрытокристаллическая или порфировая. Диабазы состоят из сильно разрушенных плагиоклазов и пироксенов. Диабазы слагают собой дайки, пластовые интрузии, вулканические покровы.

Пироксенит– интрузивная порода ультраосновного состава. Цвет черный, черно-зеленый; структура полнокристаллическая, равномернокристаллическая. Пироксениты состоят из пироксенов (до 75 %) и оливина (до 30 %).

Дунит– интрузивная порода ультраосновного состава. Цвет от черного до черно-зеленого; структура полнокристаллическая, равномернокристаллическая. Дуниты состоят из округлых средних или мелких кристаллов оливина. Выветриваясь, оливин превращается в минерал серпентин, поэтому на поверхности выветрелых образцов дунита контрастно выделяется светло-оливковая кора выветривания, отличающаяся от темно-зеленой «сердцевины» породы.

Перидотит– интрузивная порода ультраосновного состава. Цвет черно-зеленый, структура полнокристаллическая, среднекристаллическая. Перидотиты состоят из оливина (до 70 %) и пироксена, кора выветривания на их поверхности может отсутствовать, либо иметь размытую границу.

Особенностью ряда изверженных пород является непостоянство их состава – химического, а значит, и минералогического. В первую очередь это касается пород пирокластических (обломочных вулканических): вулканических бомбиглыб,лапиллей,вулканическогопеска,пеплаипыли, а такжевулканическихтуфов(спекшихся изверженных обломков). Непостоянством состава отличаются также обсидианы и пемзы.

Обсидианы– вулканические стекла массивной текстуры. Образцы этой породы более всего напоминают застывшую смолу. Обсидиану свойственны ярко выраженный раковистый излом и бритвенно-острые полупрозрачные сколы.

Пемза– макропористая, очень легкая, не тонущая в воде изверженная порода. Наиболее характерной для пемзы окраской выступает серая (светло-, сизо- или темно-серая), а также кирпично-бурая.

Вулканические туфы– макропористые, но, в отличие от пемзы, тонущие в воде. Окраска самая разная.

Программа лабораторных и контролируемых самостоятельных занятий по курсу общей геологии включает в себя макроскопическое определение минералов (около 40 из них), горных пород (требующее знания порядка 30 магматических, 50 осадочных и 15 метаморфических), а также приобретение навыков работы с горным компасом и геологической картой, освоение методики построения геологических разрезов. Определяющее значение в изучении данных тем принадлежит самостоятельной работе студентов, поскольку количество учебных часов, отводимых планом, является недостаточным для полноценного усвоения информации.

Учебная практика, проводимая на геостанции "Западная Березина", ставит целью закрепление и систематизацию знаний, полученных во время аудиторных занятий. Здесь студенты приобретают навыки полевых геологических наблюдений, камеральной обработки собранных материалов и оформления документации.

В пособии даются методические рекомендации по основным разделам лабораторных и практических работ, проводимых как в аудиторных, так и полевых условиях.