1.4. Изучение магматических горных пород

Задание 1. На основе учебной коллекции изучить и описать наиболее распространенные магматические горные породы.

Теоретическая часть

Горные породы образуются в земной коре или на ее поверхности в ходе различных геологических процессов. Основную их массу слагают породообразующие минералы, отражающие условия образования и определяющие свойства пород. Кроме них в породах могут присутствовать другие, более редкие (акцессорные), минералы, состав и количество которых в породах непостоянны.

 Если горная порода представляет собой агрегат какого-либо одного породообразующего минерала, она называется одно- или мономинеральной. Примером таких пород являются, например, мраморы, представляющие собой агрегат кристаллических зерен кальцита. Если в породу входит несколько породообразующих минералов, она называется много- или полиминеральной. В качестве примера таких пород можно назвать граниты, состоящие из кварца, калиево-натриевого полевого шпата и кислого плагиоклаза, а также биотита и роговой обманки.

Строение горных пород определяется структурой и текстурой.

Структура обозначает состояние минерального вещества, слагающего породы, размеры и форму кристаллических зерен или обломков, входящих в ее состав, и их взаимоотношения. Так, если порода целиком состоит из кристаллических зерен, говорят о полнокристаллической структуре. При преобладании стекловатой (аморфной) массы говорят о стекловатой структуре. Если в общую стекловатую или скрытокристаллическую массу вкраплены кристаллические зерна (фенокристы или порфировые выделения, или вкрапленники), структуру называют порфировой. Если крупные кристаллические зерна вкраплены также в кристаллическую, но более мелкозернистую массу, структура называется порфировидной. В том случае, когда порода состоит из каких-либо обломков, говорят об обломочной структуре.

Кристаллическая и обломочная структуры по величине зерен и обломков в свою очередь подразделяются на ряд структур. Так, среди кристаллических структур в зависимости от размеров кристаллических зерен выделяют крупнозернистые с диаметром зерен больше 5 мм, среднезернистые с размером зерен от 5 мм до 2 мм, мелкозернистые с диаметром зерен меньше 2 мм. В тех случаях, когда порода состоит из очень мелких, не различимых невооруженным глазом кристаллических зерен, ее структура определяется как афанитовая,  или скрытокристаллическая.

Если размеры зерен позволяют, определение структуры дополняется характеристикой формы зерен.

По относительным размерам различают равномернозернистые и неравномернозернистые структуры. В первом случае зерна минералов имеют более или менее одинаковые размеры, во втором — величины их существенно различны. Крайним выражением неравномернозернистых структур являются порфировая и порфировидная.

Под текстурой понимают сложение породы, т.е. распространение и взаимное расположение в пространстве слагающих ее частиц (зерен, обломков и др.). Выделяют плотную и пористую текстуры, однородную и ориентированную – слоистую, сланцеватую и др. Ниже при описании горных пород будут более подробно рассмотрены характерные для них текстуры и условия их образования.

Изучение состава и строения горных пород позволяет определить условия их образования. В основу классификации горных пород положены генетические признаки. По происхождению породы делят на три типа:

1) магматические, или изверженные, горные породы, образующиеся из застывающего в различных условиях силикатного расплава — магмы или лавы;

2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности Земли в результате деятельности экзогенных процессов;

3) метаморфические горные породы, образующиеся при переработке путем перекристаллизации любых пород (магматических, осадочных, а также метаморфических) в глубинных условиях при воздействии высоких температуры и давления, а также различных жидких и газообразных веществ, выделяющихся из глубины.

Магматические горные породы

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, так называемые структурные формы, состав, и строение которых отражают химический состав исходной для данной породы магмы и условия ее застывания. Вещественный состав магматических пород обусловлен главным образом составом той магмы, при застывании которой они образовались. Однако состав магмы химически более разнообразен, так как в процессе внедрения в земную кору или излияния на поверхность и при последующем застывании из магмы и лавы выделяются многие летучие компоненты и, прежде всего, вода. Химический состав пород может быть определен с помощью специальных лабораторных исследований. Однако достаточно точное представление о химическом составе породы можно получить, определив ее минеральный состав. Породообразующими минералами магматических пород являются минералы класса силикатов: полевые шпаты, кварц (условно рассматривавшийся выше в классе оксидов), слюды, амфиболы, пироксены, которые в сумме составляют около 93% всех входящих в магматические породы минералов, затем оливин, фельдшпатоиды, некоторые другие силикаты и около 1% минералов других классов.

По химическому составу, а именно по содержанию оксида кремния, магматические породы условно делят на четыре группы: ультраосновные породы, содержащие кремнезема (Si0₂) менее 45%, основные — 45—52%, средние —. 52—65% и кислые — более 65%.

В минеральном составе это выражается преобладанием в более основных породах цветных (темноцветных), менее богатых кремнеземом, железисто-магнезиальных (мафических или фемических) минералов над светлыми, содержащими больше оксида кремния (сиалическими), а в кислых — обратным их соотношением. Так, для ультраосновных пород характерны минералы оливин, наиболее бедный кремнеземом силикат, и пироксены, а светлые минералы отсутствуют. В основных породах на первом месте стоят пироксены, встречаются роговая обманка и оливин, которые в сумме составляют около 45—50%. Из светлых минералов в небольших количествах присутствуют основные плагиоклазы. В средних породах главную роль играют светлые минералы — полевые шпаты, а из цветных наибольшим распространением пользуется роговая обманка, реже биотит и еще реже пироксены. В кислых всегда присутствует кварц и наряду с ним большое количество калиевых полевых шпатов и кислых плагиоклазов; темноцветных немного, из них наиболее типичен биотит, реже роговая обманка и пироксены. Такое соотношение цветных и светлых минералов сообщает более кислым породам светлый цвет, а основным — более темный. С этим же связано увеличение плотности от кислых пород (2,58г/см³)  к  ультраосновным (до 3,4г/см³).

Для характеристики состава магматических пород существенно также соотношение кремнезема (SiО₂) и щелочных металлов (К₂О, Na₂0). По этому признаку с учетом содержания глинозема (Аl₂Оз) выделяется ряд щелочноземельных пород, или нормальный ряд с относительно малым содержанием щелочей, и ряд пород с относительно повышенным их содержанием — щелочной ряд. В пределах каждого ряда выделяются породы разной кислотности. В земной коре наиболее распространены породы нормального ряда. Макроскопически определить принадлежность породы к нормальному или щелочному ряду обычно трудно. В щелочных породах присутствуют богатые щелочами минералы: из цветных — содержащие щелочи разновидности амфиболов и пироксенов, из светлых — калиево-натриевые полевые шпаты, альбит и наиболее характерны фельдшпатоиды.

Ниже будут рассмотрены породы нормального ряда, а из щелочных — только фельдшпатоидные породы.

В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические горные породы делят на две главные группы: породы глубинные (плутонические), или интрузивные, образовавшиеся при застывании магмы на глубине, и породы излившиеся (вулканические), или эффузивные, связанные с застыванием магмы, излившейся на поверхность, т.е. лавы. Среди плутонических пород выделяют собственно глубинные, или абиссальные породы, полуглубинные, или гипабиссальные, образующиеся при застывании магмы на глубинах десятков – первых сотен метров, и жильные, возникшие при застывании магмы в трещинах. К вулканическим породам, кроме излившихся, относят пирокластические породы, представляющие собой скопление осевшего на поверхность материала, выброшенного при вулканических взрывах. Это куски застывшей лавы, обломки минералов и пород.

Физико-химические  условия  застывания  магмы  на  глубине и лавы на поверхности различны, и образующиеся при этом магматические породы также отличаются друг от друга. Сильнее всего это отражается на структуре пород. На глубине застывание происходит медленно, при постепенном снижении температуры и давления, в присутствии летучих компонентов, способствующих кристаллизации. В результате все минералы выделяются в кристаллическом состоянии, и образуется полнокристаллическая структура, характерная для глубинных пород. Размеры кристаллических зерен при этом зависят от свойств магмы, от скорости ее охлаждения, скорости  кристаллизации.  Поднимаясь с глубины к поверхности,  магма  переходит из  условий высоких давлений и температуры к низким температурам и давлению. При этом она теряет растворенные в ней газы — минерализаторы. Эти условия неблагоприятны для кристаллизации, поэтому застывающая на поверхности лава образует сплошную аморфную массу, имеющую стекловатую структуру или микрокристаллическую массу, в которой кристаллы невооруженным глазом  практически не различимы (афанитовая структура). Кроме того, у излившихся пород встречается порфировая структура, кристаллические вкрапленники которой выделяются из магмы еще на глубине, а основная масса быстро застывает при выходе лавы на поверхность.

Условия застывания магмы на глубине изменяются мало, поэтому для интрузивных пород обычна однородная текстура, характеризующаяся отсутствием ориентировки минеральных зерен. Реже встречается ориентированная (гнейсовидная) текстура, выражающаяся в наличии полос разного минерального состава или ориентированного расположения цветных минералов. Такая текстура отражает движение магмы в процессе застывания, а также ее гравитационную дифференциацию. В эффузивных породах ориентированная текстура возникает чаще. При этом кристаллические зерна, струи стекла, пустоты располагаются упорядоченно по направлению бывшего течения потока лавы, и породы приобретают флюидальную текстуру.

Глубинным породам и частично излившимся присуща плотная текстура; у излившихся встречается также пористая текстура, отражающая процесс выделения газов при застывании лавы. Разновидностью пористой текстуры является пузыристая, характеризующаяся очень мелкими многочисленными порами.

Излившиеся породы по степени измененности делятся на кайнотипные, имеющие свежие неизмененные состав и строение, и палеотипные — измененные породы. При макроскопическом определении эффузивные кайно- и палеотипные породы часто бывает трудно различить. Надо обращать внимание на следующие черты: текстура кайнотипных пород часто бывает пористой, палеотипных — плотной (вторичное уплотнение); у палеотипных пород встречается миндалекаменная текстура, возникающая из пористой после заполнения пустот вторичными минералами. Вулканическое стекло, характерное для кайнотипных пород, в палеотипных в ряде случаев раскристаллизовывается, и возникает очень мелкозернистая, но кристаллическая структура. Кристаллические вкрапленники в палеотипных породах обычно сильно изменены. Часто в результате различных реакций цвет основной массы в палеотипных породах становится более темным. Исключение составляют основные породы, у которых базальт (кайнотипная порода) часто обладает черным цветом основной массы, а палеотипная порода —■ базальтовый порфирит — темно-зеленым и серо-зеленым, что объясняется замещением вулканического стекла и пироксенов хлоритом и появлением других (зеленоватых и зеленовато-серых) вторичных минералов за счет плагиоклазов.

В табл.4 помещены наиболее распространенные интрузивные и эффузивные породы и указаны их характерные признаки.

1. Выделены четыре группы пород разной кислотности: кислые, средние, основные и ультраосновные породы (вертикальные графы). В нижней части таблицы помещены главные породообразующие минералы, характерные для каждой группы (светлые и цветные). Определение принадлежности породы к одной из этих групп производится по минеральному составу, соотношению светлых и цветных минералов и плотности (см. выше).

2. Группы кислых и средних пород подразделены каждая на две подгруппы: породы, в которых преобладают калиевые полевые шпаты, и породы преимущественно с плагиоклазами.

При афанитовой структуре эффузивных пород макроскопически часто не удается установить, какой полевой шпат присутствует в породе. В этом случае точное ее определение может быть произведено только при микроскопическом исследовании.

3. В каждой группе пород выделяются два горизонтальных ряда, соответствующих условиям образования пород – эффузивные породы (сверху) и интрузивные (снизу).

4. Интрузивные породы разделены на абиссальные (глубинные) и гипабиссальные (полуглубинные), или жильные. Название полуглубинной породы образуется путем присоединения к названию соответствующей глубинной породы через дефис слова порфир, если в ее составе калиевые полевые шпаты преобладают над плагиоклазами (например, сиенит – порфир), или порфирит, если преобладают плагиоклазы (диорит – порфирит).

5 Ряд эффузивных пород разделен, в свою очередь, на две части — породы кайнотипные и палеотипные. Последующие изменения излившихся пород приводят, как указывалось выше, к переработке их текстуры, структуры и, частично, минерального состава. Названия палеотипных пород образуются путем присоединения к названию соответствующей кайнотипной породы, преобразованному в прилагательное, слова порфир, если среди полевых шпатов преобладают калиево-натриевые полевые шпаты (например, трахитовый порфир), или порфирит, если преобладают плагиоклазы (например, андезитовый порфирит).

Таблица 4

Наиболее распространенные магматические горные породы

Условия образования		Текстура	Структура	Степень изменения		Горные породы нормального ряда
						Кислые (SiO2 >65%)		Средние (SiO2=65-52%)		Основные (SiO2=52-45%)	Ультраосновные (SiO2<45%)
эффузивные		плотная, пористая, флюидальная	стекловатая, афанитовая, порфировая	палеотипные		липаритовый порфир	дацитовый порфирит	трахитовый порфир	андезитовый порфирит	базальтовый порфирит, диабаз	_
				кайнотипные		липарит (риолит), обсидиан, пемза	дацит	трахит	андезит	базальт, долерит	_
интру-зивные	полуглу- бинные	массивная	полнокристал-лическая, порфировидная			гранит-порфир, аплит, пегматит	гранодиорит- порфирит	сиенит- порфир	диорит- порфирит	габбро- порфирит, диабаз	_
	глубинные					гранит	гранодиорит	сиенит	диорит	габбро, лабрадорит, анортозит	дуниты, перидотиты, пироксениты, горнблендиты
Минеральный состав (главные породообразующие минералы)					светлые	кварц		к п ш средние плагиоклазы	средние плагиоклазы	основные плагиоклазы
						к п ш кислый плагиоклаз	кислый плагиоклаз к п ш
					цветные	биотит роговая обманка пироксены		роговая обманка биотит пироксены		пироксены роговая обманка оливин	пироксены оливин

Примечания. В кислых, средних, основных породах минералы расположены в порядке их убывания:

жирным шрифтом – главный минерал; остальные – в небольших количествах.

Существуют породы, минеральный состав которых более сложен и разнообразен, чем указанный в таблице. Их строение (структура и текстура) также характеризуется смешанными, переходными чертами. Это свидетельствует о непрерывном, постепенном изменении условий образования пород — изменении состава магмы и глубины ее застывания (от резко выраженных глубинных через полуглубинные к поверхностным), а также непрерывных и постепенных постдиагенетических изменениях пород.

Перейти к оглавлению

Вперед

Назад