Магматические горные породы.

Общие сведения о горных породах.

Горные породы.

Горные породы - это природные соединения минералов, возникшие в недрах Земли или на ее поверхности, а также в гидросфере в результате геологических (физико-химических и термодинамических) процессов и характеризующиеся определенным минеральным составом и строением (структурой и текстурой). В природе насчитывается более 1000 видов горных пород, но лишь около 70 из них являются главнейшими, в основном слагающими земную кору. Горные породы могут состоять из одного минерала, и в этом случае они являются мономинеральными, или закономерного сочетания нескольких минералов, их называют полиминеральными. Инженерно-геологические (строительные) свойства горных пород предопределяются их генезисом, минеральным составом, строением, характеризующимся структурой и текстурой и постгенетическими процессами (воздействие выветривания, тектонических движений, деятельности человека).

Под структурой горной породы понимают совокупность ее признаков, определяемых размером, формой, способом срастания (связи) составных частей (минеральных зерен, обломков, частиц).

Под текстурой подразумевают характер расположения в пространстве составных частей породы. По способу (степени) заполнения пространства различают текстуры плотные или массивные и пористые. По расположению компонент породы в пространстве выделяют однородные и неоднородные текстуры. При однородной текстуре компоненты породы расположены равномерно, без явной ориентировки или группировки. При неоднородной текстуре в породе чередуются полосы или пятна разного цвета, может изменяться ее состав и структура.

Все горные породы по происхождению классифицируются на магматические, осадочные и метаморфические.

 

 

Магматические горные породы образуются в результате застывания магмы в недрах земли или на ее поверхности. В зависимости от условий, в которых происходило формирование магматических пород, выделяют:

- глубинные, или интрузивные породы, образовавшиеся при застывании магмы на глубине в толще земной коры;

- излившиеся, или эффузивные породы, образовавшиеся при застывании магмы излившейся на поверхность земли;

- жильные породы, образовавшиеся при застывании магмы в трещинах земной коры;

- вулканогенные породы, сформировавшиеся при накоплении на поверхности земли или на дне водных бассейнов продуктов вулканической деятельности.

 

 

Структура и текстура магматических пород.

 

Важнейшими характеристиками строения горных пород являются их структура и текстура. По агрегатному состоянию (степени кристалличности) у магматических пород различают структуры кристаллические, стекловатые и полукристаллические (совместное нахождение кристаллов и аморфного стекла). В зависимости от размера зерен (кристаллов) выделяют крупнозернистые (>5мм),

среднезернистые (5-1мм) и мелкозернистые (>1мм) структуры. По степени однородности зерен породы различают равномернозернистые и неравномернозернистые (порфировидные) структуры. Если составные части породы (зерна, кристаллы) различимы только в микроскоп, такая структура называется скрытокристаллической. Когда в основной мелкозернистой, скрытокристаллической или даже стекловатой массе наблюдаются отдельные крупные кристаллы- зерна, именуемые вкрапленниками, такая структура называется порфировой. Порфировая структура в большинстве случаев также может быть определена лишь под микроскопом.

Глубинные (интрузивные) породы формируются в недрах земли в условиях высокого давления, медленного и равномерного застывания магмы, что способствует последовательному выделению и кристаллизации всех минералов из расплава. Полная кристаллизация магмы приводит к образованию пород с полнокристаллической (яснокристаллической) структурой и массивной (плотной) текстурой.

Образование излившихся (эффузивных) пород происходит на поверхности Земли при природном давлении и температуре и соответственно быстром охлаждении и дегазации магматического расплава. В этих условиях магма не успевает кристаллизоваться и часто застывает в виде аморфного стекла. Образуются породы со скрытокристаллическим строением, при котором наличие мельчайшей зернистости обнаруживается под микроскопом. Нередко кристаллизация излившихся пород протекает в две фазы, разделенные как в отношении места, так и в отношении времени. На первом этапе, когда магма находится еще в недрах земли или только поднимается к ее поверхности, выкристаллизовываются отдельные минералы (вкрапленники). Остальная (основная) же масса застывает после излияния на поверхность и находясь в неблагоприятных для кристаллизации условиях образует скрытокристаллическое и стекловатое строение. Таким путем возникают породы с порфировой структурой.

 

Текстура излившихся пород бывает как плотной, так и пористой. Пористые текстуры образуются при выделении из остывающего расплава газообразных продуктов, вследствие чего в породе возникают поры и пустоты различных размеров от микроскопических до крупных каверн. Жильные породы образуются при кристаллизации магмы в трещинах ранее сформировавшихся пород и характеризуются полнокристаллическими структурами и плотной, однородной текстурой.

Вулканогенные породы, образующиеся при накоплении на континентах и в водных бассейнах продуктов вулканических извержений в условиях их быстрого охлаждения и интенсивного выделения газообразных компонент магмы, характеризуются, в основном, скрытокристаллической и стекловатой структурой, плотной и пористой текстурой.

Отдельность магматических пород

Уменьшение объема магмы вследствие ее остывания приводит к возникновению в породах тончайших трещин, которые разбивают массив на отдельные блоки (формы). В зависимости от системы расположения трещин различают отдельности: столбчатую (базальт), глыбовую (гранит), шаровую (диабаз) и др.

 

 

Классификация магматических пород

Магматические породы классифицируются по условиям образования

в земной коре и по химическому составу (табл.2). В основу классификации магматических пород по химическому составу положено содержание в них двуокиси кремния SiО2. По этому признаку выделяют ультракислые, кислые, средние, основные и ультраосновные породы. Анализ минералогического состава магматических пород показал, что они состоят в основном из силикатов (87 %) и кварца (12 %), а на долю других соединений приходится 1%.

 

Внешним признаком (показателем) количества содержания SiO₂ в породе является ее окраска, обусловленная наличием темноцветных минералов (биотита, роговой обманки, авгита, оливина). Ультракислые породы почти не содержат темноцветных минералов и окраска их очень светлая. В составе кислых пород содержание темноцветных минералов достигает 10-25% (окраска пестрая с преобладанием светлой). В средних породах содержание темноцветных минералов доходит до 35% (окраска пестрая с преобладанием темной). В составе основных пород содержание темноцветных минералов достигает 50% (окраска темная).

 

Ультраосновные породы содержат только темноцветные минералы, и окраска отражает преобладающий минералогический состав: темно-зеленая - роговая обманка, черная-авгит, желтовато-зеленая - оливин.

 

Излившиеся породы делятся на палеотипные (более древние) и кайнотипных (более молодые).

Палеотипные породы отличаются от кайнотипных большей плотностью (текстура кайнотипных пород часто бывает пористой ), крупные кристаллы в них, как правило, разрушены выветриванием, а цвет пород более темный, чем у кайнотипных.

 

Таблица 2

 

Классификация магматических пород

 

Состав пород	Условия образования
Химический	Минеральный (основные минералы)	Глубинные	Излившиеся	Жиль-ные	Вулкано-генные
палео-типные	кайно-типные
Ультра-кислые SiO2>75%	ортоклаз кварц, биотит				пегматит	обсидиан, пемза, туф, пепел
Кислые SiO2 75-65%	ортоклаз (кислые плагиоклазы), кварц, слюда роговая обманка	гранит	Кварце-вый порфир	липарит
Средние SiO2 65-62%	ортоклаз (или нефелин) слюда, роговая обманка	сиенит	ортофир	трахит
андезин, авгит, роговая обманка, биотит	диорит	порфирит	андезит
Основные SiO2 52-40%	основные плагиоклазы, (чаще лабрадор), авгит, роговая обманка, иногда оливин	габбро (лабрадо-рит)	диабаз	базальт
Ультра-кислые SiO2 <40%	авгит, оливин	пирок-сенит, перидотит
оливин	дунит

 

Формы залегания магматических пород

Глубинные породы залегают в виде батолитов - огромных массивов пород объемом в сотни км³(рис 2), расположенных на большой глубине в земной коре; штоков -ответвлений от батолитов; лакколитов (силлов) - грибообразных форм, образованных при внедрении магмы между слоями осадочных пород; жил - тел образованных при заполнении магмой ' трещин в земной коре и имеющих различную форму, направленность, протяженность (до сотен километров) при средней мощности 1-3 метра (жилы, имеющие вертикальную направленность, называются дайками).

Для излившихся пород характерными формами залегания являются купола, имеющие сводообразные формы; лавовые покровы, образовавшиеся в результате растекания магмы на поверхности земли, потоки, возникшие при застывании магмы, излившейся из вулканов.

 

Применение магматических пород в строительстве

 

Большинство магматических пород, обладая высокой прочностью и красивым внешним видом, могут широко использоваться в строительстве, как в виде полированного облицовочного камня, так и в виде груботесанного строительного камня. Для кладки стен и облицовки зданий используют туфы, диабазы, трахиты, а в полированном виде граниты, порфириты, лабрадориты, габбро. Для мощения улиц применяют диабаз, изготовления подводных опор мостов базальт. Базальт, диабаз, андезит находят применение в петрургии (каменное литье) для получения прочных огнеупорных, кислотоупорных и непроводящих электрический ток изделий. Дунит является сырьем для получения огнеупорного кирпича, из которого делают своды мартеновских и сталеплавильных печей. Трахит является ценной добавкой в цемент (придает ему водостойкость). В крупных глыбах магматические породы применяются для сооружения волноломов, фундаментов инженерных сооружений, а в виде щебня для возведения насыпей автомобильных и железных дорог, приготовления бетона.