МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Лабораторная работа
«ГОРНЫЕ ПОРОДЫ»
Горные породы – минеральные агрегаты определенного состава и строения, образовавшиеся в результате природных физико-химических процессов.
Полиминеральные горные породы – это породы, сложенные несколькими минералами (например, гранит).
Мономинеральные горные породы – это породы, сложенные одним минералом (например, мрамор).
Породообразующие минералы – небольшая группа минералов, слагающая основную, подавляющую часть массы горных пород и определяющая их химический состав.
Второстепенные (акцессорные) минералы – минералы, встречающиеся в породе в виде отдельных включений или гнезд, могут в породе отсутствовать.
Первичные минералы – минералы, которые образуются в результате кристаллизации самой магмы.
Вторичные минералы – минералы, которые образуются за счет первичных в последующие этапы существования пород. Типичными процессами вторичного минералообразования являются серицитизация, каолинизация, хлоритизация, серпентинизация и т.д.
Структура– особенности внутреннего строения пород, определяемые формой, абсолютным и относительным размером слагающих их кристаллов.
Текстура– особенности сложения горных пород, определяемые взаимным расположением их составных частей, а также характером и способом заполнения занимаемого пространства минеральным веществом.
Петрография – наука о горных породах. «Петра» в переводе с греческого означает скала, камень, отсюда «петрография» – описание камней. Она изучает минеральный и химический состав горных пород, их строение, происхождение, геологические условия залегания, взаимоотношения между различными породами, а также изменение горных пород с течением времени. Петрография является одной из важных геологических дисциплин, на которой базируется учение о полезных ископаемых. Петрография тесно связана с геологией, минералогией, геохимией и учением о полезных ископаемых, а также физикой, химией и другими науками.
Горная порода образуется в определенных геологических условиях. Эти условия влияют на форму ее залегания, характер и взаимоотношения составляющих ее минералов (структуру). Каждая горная порода отличается от других горных пород также и по физическим свойствам: цвету, удельному весу, механической прочности, плавкости и т.д.
По своему происхождению все горные породы подразделяются на три большие группы: 1) магматические, - связанные с процессами магматической деятельности, 2) осадочные, - связанные с экзогенными процессам, и 3) метаморфические, - образующиеся в результате преобразования магматических и осадочных пород. Распространение этих пород неодинаково. Подсчитано, что литосфера на 95 % сложена из магматических и метаморфических пород и только 5 % составляют осадочные породы. В тоже время, последние покрывают 75 % земной поверхности и только 25 % ее занято магматическими и метаморфическими породами.
Магматические (изверженные) горные породы – это породы, образовавшиеся в результате остывания и кристаллизации магмы.
Магма - огненно-жидкий силикатный расплав, содержащий различные элементы, их окислы и летучие компоненты (фтор, хлор, воду, углекислоту и др.).
В зависимости от условий, в которых происходит застывание магмы, магматические породы делятся на:
Глубинные (интрузивные) магматические породы – породы, образовавшиеся в глубине земной коры в условиях медленного охлаждения.
При этом различают собственно глубинные, или абиссальные, породы, образовавшиеся на значительных глубинах – 3-5 км и более (граниты, габбро), и полуглубинные, или гипабиссальные породы, образовавшиеся на незначительных глубинах – до 2-3 км - и представляющие собой промежуточные образования между глубинными и излившимися породами (тонкозернистые граниты).
Излившиеся (эффузивные) магматические породы - породы, образовавшиеся при застывании магмы в верхних горизонтах земной коры (например, лавовые потоки, изливавшиеся при извержении вулканов).
Химический состав магматических пород разнообразен. В том или ином количестве они содержат почти все химические элементы, главнейшими элементами, из которых состоят магматические породы, являются следующие: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H.
Следует отметить, что средний химический состав магматической породы не соответствует составу магмы, из которой она образовалась. Это объясняется тем, что многие составные части магмы (вода, углекислота, соединения Cl, F и прочие летучие соединения) при ее излиянии и застывании уходят из нее и не фиксируются в минералах пород.
Минеральный состав магматических пород также весьма разнообразен.
Главные породообразующие минералы магматических пород – кварц, полевые шпаты, слюды, роговая обманка, пироксен, оливин.
Второстепенные (акцессорные) минералы – апатит, циркон, магнетит, гематит, рутил, ильменит, титанит.
Вторичные минералы - хлорит, серицит, серпентин, эпидот, карбонаты и многие другие минералы.
Частота встречаемости минералов: полевые шпаты – 60 %, кварц – 12 %, амфиболы и пироксены – 17 %, слюды – 4 %, прочие силикаты – 6 %, остальные минералы – 1 %.
Второстепенные и вторичные минералы не играют существенной роли при определении типа магматических горных пород. Ведущее значение при этом имеют содержание кварца, состав полевых шпатов, а также относительное количество темноцветных и светлоокрашенных породообразующих минералов.
Минеральный состав магматических горных пород в значительной степени зависит от химического состава магмы и в основном определяется содержанием в ней следующих главных окислов: SiO2, A2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O и H2O. Основными компонентами магматических пород являются кремнезем SiO2 и глинозем A2O3.
По содержанию кремнезема SiO2 магматические породы подразделяются на:
Ультраосновные – менее 45 % SiO2;
Основные – от 45 % до 52 %;
Средние – от 52 до 65 %;
Кислые – более 65 %.
По химическому составу выделяют щелочные породы, характеризующиеся значительным содержанием щелочей (до 20 %) и меньшим по сравнению с кислыми породами количеством SiO2 (около 40-55 %).
Структуры магматических пород. В зависимости от условий образования магма может закристаллизоваться полностью, частично или образовать стекловатую породу.
Для глубинных интрузивных пород характерны следующие структуры:
Полнокристаллическаязернистая структура – структура, когда вся масса породы имеет кристаллическое строение.
Равномернозернистая структура – структура, при которой кристаллы, входящие в состав породы, имеют примерно одинаковый размер.
Среди равномернозернистых пород (в зависимости от величины зерен) можно выделить крупнозернистые (размер кристаллов более 5 мм), среднезернистые (от 5 до 1 мм) и мелкозернистые (от 1 до 0,5 мм).
Пегматитовая структура – структура, возникающая при одновременной кристаллизации двух минералов, закономерно прорастающих друг друга (письменный гранит).
Для полуглубинных интрузивных пород характерна:
Порфировидная (неравномернозернистая) структура – структура, когда среди основной, обычно мелкозернистой массы рассеяны крупные вкрапленники минералов, например, полевого шпата.
Порфировая структура - структура, когда среди основной стекловатой или скрытокристаллической массы присутствуют хорошо образованные кристаллы отдельных минералов.
Для эффузивных пород характерны следующие структуры:
Стекловатая структура – структура, когда порода сложена аморфной, нераскристаллизованной массой. Она может плотной или пузырчатой стекловатого строения (обсидиан).
Афанитовая структура - структура, когда порода сложена скрытокристаллической массой.
Пойкилитовая структура отличается прорастанием одного крупного минерала мелкими зернами других минералов.
Текстуры магматических пород различают, исходя из пространственного расположения минеральных зерен и способа заполнения ими объема породы.
Массивная (однородная) текстура характеризуется равномерным распределением минеральных зерен во всей массе горной породы. Характерна для интрузивных и эффузивных пород.
Такситовая (неоднородная) текстура образуется при расположении минеральных скоплений в виде отдельных пятен.
Флюидальная текстура (текстура со следами течения) образуется в результате течения застывающей лавы. В этом случае минералы ориентируются в направлении движения лавовых потоков. Характерна для эффузивных пород.
Пористая текстура характеризуется наличием пустот и возникает при выделении газов из остывающей лавы. Свойственная эффузивным породам.
Миндалекаменная текстура (разновидность пористой текстуры) образуется при заполнении пустот в породе каким-либо минералом.
При гнейсовидной (сланцеватой) текстуре призматические и чешуйчатые минералы располагаются в породе параллельно друг другу. Обычно возникает по периферии интрузивных массивов. Возникновение ее объясняется движением магмы и односторонним давлением, действующим в момент образования породы.
Ультраосновные породы богаты окислами железа и магния при почти полном отсутствии глинозема и щелочей. Все ультраосновные породы тяжелые, удельный вес около 3-3,4. Они состоят исключительно из цветных минералов: оливина, пироксенов и роговой обманки. Отсюда и окраска их темно-зеленая, буровато-черная до черной. Второстепенными минералами являются хромит, магнетит, ильменит, самородная платина. Ультраосновные породы: интрузивные глубинные - перидотит, дунит, пироксенит, горнблендит; эффузивные и жильные - пикрит и кимберлиты, к которым приурочены коренные месторождения алмазов.
Основные породы содержат цветных минералов около 45-52 %, поэтому они темно-зеленого, иногда почти черного цвета. Все основные породы тяжелые, удельный вес 2,6-3,27. Главными породообразующими минералами являются основной плагиоклаз (от лабрадора до анортита) и пироксен, реже присутствуют оливин, роговая обманка и биотит. Интрузивные глубинные породы основного состава (габбро) менее распространены по сравнению с эффузивными, занимающимися иногда площади с сотни тысяч кв. км (базальты, диабазы).
Средние породы содержат 52-65 % кремнекислоты. Характеризуются большим содержанием светлых минералов, чем темных (типичны роговая обманка, биотит и реже – авгит). Это определяет светло-серую или серую окраску этих пород. Светлые минералы могут быть представлены калиевыми полевыми шпатами – ортоклазом и микроклином и плагиоклазами. Среди средних пород наиболее распространены интрузивные породы (сиенит, трахит, диорит) и реже – их эффузивные аналоги (андезит).
Кислые породы характеризуются высоким содержанием кремнекислоты (65-70 %), незначительным содержанием цветных минералов (3-12 %) и светлой окраской. Удельный вес их около 2,7. Для них характерно присутствие минерала кварца и значительное количество полевого шпата (ортоклаза), иногда кислого плагиоклаза, биотита (мусковита), реже роговой обманки и еще реже – авгита. Среди кислых пород наиболее распространены интрузивные породы (гранит) и реже – их эффузивные аналоги (обсидиан, пемза, липарит).
Щелочные породы характеризуются повышенным содержанием калия и натрия по отношению к алюминию. В их составе не хватает кремния для образования алюмосиликатов типа полевых шпатов, поэтому для щелочных пород характерно содержание нефелина, а в эффузивных разностях (сравнительно редко) – лейцита. Щелочные породы обычно светлоокрашенные и имеют небольшой удельный вес. Распространенность щелочных пород невелика. Примерно 0,4 % от всех магматических пород. Практическое же значение их очень велико, т.к. с ними связаны важные месторождения (апатит, редкоземельные минералы, циркон, титановые руды. Пример щелочных пород: нефелиновый сиенит.
Пирокластические породы. Магма всегда содержит некоторое количество газов и перегретых паров воды, которые при извержении взрываются. Вулканические выбросы состоят из раздробленных или распыленных продуктов извержений. Сюда относятся вулканический пепел и песок, лапилли и вулканические бомбы. В совокупности они называются пирокластическим материалом, для которого характерны угловатость обломков и отсутствие какой-либо сортировки. Пирокластический материал накапливается по склонам вулканов, оседает в долинах и подвергается цементации. В результате образуются горные породы, которые носят название - вулканические туфы. Они имеют примерно тот же химический состав, что и породившие их эффузии.