Полная версия

Главная arrow География arrow ГЕОЛОГИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Наиболее распространенные горные породы

Горные породы представляют собой естественные минеральные агрегаты, формирующиеся в земной коре или на ее поверхности в ходе различных геологических процессов. Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. Кроме этих минералов, в породах могут присутствовать и другие, более редкие (акцессорные) минералы, состав и количество которых в породах непостоянны.

Строение горных пород характеризуется структурой и текстурой. Структура определяется состоянием минерального вещества, слагающего породу (кристаллическое, аморфное, обломочное), размером и формой кристаллических зерен или обломков, входящих в ее состав, их взаимоотношениями. Под текстурой породы понимают расположение в пространстве слагающих ее частиц (кристаллических зерен, обломков и др.). Выделяют плотную и пористую текстуры, однородную, или массивную, и ориентированную (слоистую, сланцеватую и др.).

Круговорот горных пород

Рис. 2.7. Круговорот горных пород

В основу классификации горных пород положено их происхождение (рис. 2.7). По этому признаку выделяют:

  • 1) магматические, или изверженные, горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава, — магмы и лавы;
  • 2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов;
  • 3) метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных или ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях под воздействием высоких температур и давлений, а также различных жидких и газообразных веществ (флюидов), поднимающихся с глубины.

Магматические горные породы, наряду с метаморфическими, слагают основную массу земной коры, однако на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. В земной коре они образуют тела разнообразной формы и размеров, состав и строение которых зависят от химического состава исходной магмы и условий ее застывания.

В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается прежде всего содержание оксида кремния (Si02), по которому магматические породы делят на четыре группы:

  • 1) улътраосновные породы (содержащие менее 45% Si02);
  • 2) основные (45—52%);
  • 3) средние (52—65%);
  • 4) кислые (более 65%).

В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические породы делят на две группы:

  • 1) глубинные, или интрузивные (от лат. intrusio — внедрение, вторжение), образовавшиеся при застывании магмы на глубине;
  • 2) излившиеся, или эффузивные (от лат. effusio — разлитие), связанные с охлаждением магмы, излившейся на поверхность, т. е. лавы.

Улътраосновные породы (гипербазиты, или улътрамафиты) играют незначительную роль в строении земной коры, причем наиболее редки их эффузивные аналоги (пикриты и коматииты). Все ультраос- новные породы обладают большой плотностью (3,0— 3,4), что обусловлено их минеральным составом. Из этих пород состоит верхняя мантия.

Основные породы широко распространены в земной коре, особенно их эффузивные разновидности (базальты). Габбро — глубинные интрузивные породы с полнокристаллической средне- и крупнозернистой структурой. Базальты — черные или темно-серые вулканические породы. Они залегают в виде лавовых потоков и покровов, нередко достигающих значительной мощности и покрывающих большие пространства (десятки тысяч квадратных километров) как на континентах, так и на дне океанов.

Для средних пород характерно большее содержание светлых минералов, чем цветных, из которых наиболее типична роговая обманка. Такое соотношение минералов определяет общую светлую окраску породы, на фоне которой выделяются темноокрашенные минералы. Диориты — глубинные интрузивные породы, обладающие полнокристаллической структурой. Излившимися аналогами диоритов являются широко распространенные андезиты, обычно обладающие порфировой структурой.

Для всех кислых пород характерно наличие кварца. Кроме того, в них в значительных количествах присутствуют полевые шпаты — калиевые и кислые плагиоклазы. Граниты — глубинные интрузивные породы, обладающие полнокристаллической, обычно среднезернистой, реже — крупно- и мелкозернистой структурой. Породообразующие минералы — кварц (около 25—35%), калиевые полевые шпаты (35—40%) и кислые плагиоклазы (около 20—25%), из цветных минералов — биотит, в некоторых разностях частично замещающийся мусковитом. Излившимися аналогами гранитов являются риолиты, аналогами гранодиоритов — дациты.

Осадочные горные породы. На поверхности Земли в результате действия различных экзогенных, т. е. внешних, факторов скапливаются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают физико-химические изменения (диагенез) и превращаются в осадочные горные породы, которые тонким чехлом покрывают около 75% поверхности континентов. Многие из них являются полезными ископаемыми, другие содержат таковые.

Среди осадочных пород выделяют три группы:

  • 1) обломочные породы, возникающие в результате механического разрушения каких-либо пород и накопления образовавшихся обломков;
  • 2) глинистые породы, являющиеся продуктом преимущественно химического разрушения пород и накопления возникших при этом глинистых минералов;
  • 3) химические (хемогенные) и органогенные породы, образовавшиеся в результате химических и биологических процессов.

Обломочные породы по размерам обломков подразделяют на несколько типов: грубообломочные, среднеобломочные и мелкообломочные.

Грубообломочные породы. В зависимости от формы и размеров обломков среди пород этого гранулометрического типа выделяют следующие: глыбы и валуны — соответственно угловатые и окатанные обломки размером более 200 мм в поперечнике; щебень и галька — при размерах обломков от 200 до 10 мм; дресва и гравий — при размерах обломков от 10 до 2 мм. Грубообломочные породы, представляющие собой сцементированные неокатан- ные обломки, называют брекчиями и дресвяниками, сцементированные окатанные обломки — конгломератами и гравелитами.

К среднеобломочным породам относят распространенные в земной коре пески и песчаники. Первые представляют собой скопление несцементированных окатанных обломков песчаной размерности, вторые — таких же, но сцементированных.

Мелкообломочные породы. Рыхлые скопления мелких частиц размерами от 0,05 до 0,005 мм называют алевритами. Одним из широко распространенных представителей алевритов является лёсс — светлая палево-желтая порода, состоящая преимущественно из остроугольных обломков кварца и меньше — полевых шпатов с примесью глинистых частиц и извести.

Глинистые породы — наиболее распространенные среди осадочных (больше 50% объема всех осадочных пород). Они в основном состоят из мельчайших (меньше 0,02 мм) кристаллических (реже аморфных) зерен глинистых минералов.

Химические и органогенные породы образуются преимущественно в водных бассейнах.

На долю карбонатных пород в осадочной оболочке Земли приходится около 14%. Главный породообразующий минерал этих пород — кальцит, в меньшей степени — доломит. Наиболее распространены среди карбонатных пород известняки — мономинеральные породы, состоящие из кальцита.

Кремнистые породы состоят главным образом из опала и халцедона. Так же как карбонатные, они могут иметь биогенное, химическое и смешанное происхождение.

К биогенным породам относятся диатомиты и радиоляриты, состоящие из мельчайших, не различимых невооруженным глазом скелетных остатков диатомовых водорослей и радиолярий, скрепленных опаловым цементом.

Каустобиолиты (от греч. kaustos — горючий, bios — жизнь, lithos — камень) образуются из растительных и животных остатков, преобразованных под влиянием различных геологических факторов. Эти породы обладают горючими свойствами, чем и обусловлено их важное практическое значение. К ним относятся породы некоторых углей {торф, ископаемые угли), горючие сланцы, нефть и газы.

Метаморфические горные породы. Это результат преобразования пород разного генезиса, приводящего к изменению их первичной структуры, текстуры и минерального состава в соответствии с новой физико-химической обстановкой.

Метаморфизм. Горные породы, сформировавшиеся в поверхностных условиях, со временем погружаются все глубже и глубже, так как выше них накапливаются новые толщи пород, и земная кора испытывает опускание. На определенной глубине на породы воздействуют повышенная температура, давление, растворы и газы. Под их влиянием горная порода начинает в твердом состоянии преобразовываться, подвергаться метаморфизму. Метаморфические процессы могут быть разной интенсивности, поэтому одни и те же исходные породы превращаются в разные, но уже метаморфические породы.

Главные факторы метаморфизма — это температура, давление и флюиды — растворы и газы (рис. 2.8). С глубиной температура увеличивается, причем, как известно, в разных местах земного шара неравномерно. Давление тоже возрастает, но тут следует иметь в виду, что оно бывает разное. Всестороннее, или литостатическое (от греч. lithos — камень), давление обусловлено массой горных пород. Оно напоминает давление на водолаза или подводную лодку в толще океанической воды. На глубине 10 км в земной коре литостатическое давление может достигать 200 мПа, а на глубине 30 км — 600— 700 мПа. Но еще есть направленное давление, или стресс, ориентированное в каком-то одном направлении. Оно может достигать очень больших величин.

Температура, давление и глубина ниже земной поверхности и разные ступени метаморфизма. Осевая линия показывает увеличение температуры и давления с глубиной в «нормальной» земной коре

Рис. 2.8. Температура, давление и глубина ниже земной поверхности и разные ступени метаморфизма. Осевая линия показывает увеличение температуры и давления с глубиной в «нормальной» земной коре

Флюиды представляют собой растворы и газы, часто высокой температуры, которые как бы пропаривают породы, привнося в них новые химические элементы. К флюидам относится вода (Н20), углекислый газ (С02), метан (СН4), оксид углерода (СО), сероводород (H2S), водород (Н2)и др. Они переносят тепло, растворяют минералы, активно участвуют в химических реакциях. Без флюидов метаморфизм практически не происходит.

Типы метаморфизма. Выделяют два основных типа метаморфизма: региональный и локальный.

Под регионом в геологии обычно понимают крупную структуру, например Восточно-Европейскую платформу, Балтийский щит, Урал, Кавказ и т. д. Региональный метаморфизм охватывает большие площади, в сотни и тысячи квадратных километров. Как правило, все архейские породы (с возрастом более 2,6 млрд лет), а также нижнепротерозойские (с возрастом 2,6—1,75 млрд лет) подвергнуты региональному метаморфизму.

Локальный, т. е. местный, метаморфизм подразделяют на контактовый и динамометаморфизм. Внедрение в толщи осадочных или магматических пород любого интрузивного тела оказывает на них воздействие повышенной температурой и горячими флюидами, т. е. растворами и газами. Вмещающие породы под их воздействием изменяются, претерпевают метаморфизм. Особенно сильное контактовое воздействие на вмещающие породы оказывают крупные гранитные интрузивы — батолиты. Ширина контактовой зоны может достигать нескольких километров. У небольших и низкотемпературных интрузивов ширина экзоконтактов достигает всего нескольких сантиметров и там происходит лишь процесс дегидратации, т. е. удаления воды из-за повышенной температуры. Динамометаморфизм происходит в сравнительно узких зонах разломов, особенно надвигов, сдвигов и покровов. Сильное одностороннее давление при этом не сопровождается ростом температуры.

Существует еще один тип метаморфизма — ударный, возникающий в результате падения метеоритов. Огромная скорость сближения метеорита с Землей, составляющая около 3 км/с, вызывает не только дробление пород, но и их мгновенное плавление, даже испарение. При колоссальном давлении, возникающем в доли секунды, у минералов разрушается кристаллическая решетка, и они становятся изотропными, т. е. одинаковыми по всем направлениям. Этот тип метаморфизма проявляется только в метеоритном кратере.

Фации метаморфизма. Это определенные метаморфические породы, сформировавшиеся из первичных, или исходных, пород и обладающие набором минералов (или парагенезом, т. е. сообществом), свойственных только этим метаморфическим породам, образовавшимся при данных температуре и давлении.

Выделяют несколько фаций метаморфизма, но чаще всего упоминают четыре из них:

  • 1) зеленоеланцевая
  • 2) амфиболитовая;
  • 3) гранулитовая;
  • 4) эклогитовая.

На рисунке 2.9 хорошо видно, при каких температурах и давлениях и примерно на каких глубинах образуются породы этих фаций, а на рисунке 2.10 показаны вновь образующиеся минералы в связи с усилением степени метаморфизма.

Основные фации метаморфизма

Рис. 2.9. Основные фации метаморфизма

Для зеленосланцевой фации весьма характерны филлиты, зеленоватые породы с шелковистым блеском, образованные мелкими (меньше 1 мм) зернами кварца и чешуйками хлорита и серицита (разновидность мусковита). Такие породы относят к низким ступеням метаморфизма.

Для амфиболитовой фации, характерной для средних ступеней метаморфизма, типичны гнейсы, различные кристаллические сланцы, амфиболиты. Гнейсы — это очень распространенные полосчатые метаморфические породы, состоящие из кварца, полевых шпатов и слюд (мусковита и биотита). Гнейсы образуются на базе как осадочных, так и магматических пород. Амфиболиты — темные плотные породы, сложенные роговой обманкой (амфибол) и плагиоклазами, иногда биотитом, и образующиеся при метаморфизме основных магматических пород — базальтов и габбро.

Гранулитовая и эклогитовая фации относятся к высшим ступеням метаморфизма и образуются при высоких температурах и давлениях. Гранулиты состоят из кварца, полевых шпатов (ортоклаза и плагиоклазов), граната, кордиерита, пироксенов, а эклогиты сложены гранатом и пироксеном. Эти породы типичны для нижних частей земной коры, для глубин 40 км.

Контактовый метаморфизм у крупного гранитного батолита

Рис. 2.10. Контактовый метаморфизм у крупного гранитного батолита. На рисунке видно, как первичные породы по мере приближения к гранитам постепенно метаморфизируются. Чем ближе к гранитам, тем выше степень метаморфизма

Первичные породы, которые были метаморфизова- ны, не всегда удается определить, особенно в гнейсах, амфиболитах и эклогитах. Но во многих случаях это вполне возможно. Известняки переходят в мраморы, а потом в скарны, если много флюидов. Толщи глин сменяются глинистыми сланцами, потом филлитами, хлоритовыми сланцами и вблизи контакта — силлимани- товыми сланцами. Песчаники превращаются в кварциты и т. д.

Вопросы

  • ?. Что представляют собой горные породы?
  • 2. Чем различаются между собой структура и текстура пород?
  • 3. На какие группы подразделяют горные породы по происхождению?
  • 4. Как подразделяют магматические горные породы?
  • 5. Чем отличаются интрузивные породы от эффузивных?
  • 6. Из каких минералов состоят граниты?
  • 7. На какие группы подразделяют осадочные горные породы?
  • 8. Как подразделяют обломочные горные породы?
  • 9. Что такое метаморфизм?
  • 10. Какие существуют главные факторы метаморфизма?
  • 11. Какие давления влияют на метаморфизм?
  • 12. Какие типы метаморфизма известны?
  • 13. Приведите примеры метаморфических пород и объясните, из чего они могли образоваться.
  • — ВЫВОДЫ -

Все горные породы состоят из минералов, которых известно более 3 тыс. Горные породы подразделяют на осадочные, магматические и метаморфические. Всем породам свойственны определенные структуры и текстуры.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>