Магматические горные породы

Узнать стоимость написания работы

Когда магма прорвалась на поверхность

Гранитная магма, как никакая другая, содержит много кремне­зема (до 70—75%), поэтому она вязкая и с больших глубин только изредка прорывалась на поверхность. Вот почему вулка­нические породы, образовавшиеся из гранитной магмы, рас­пространены гораздо меньше.гранитов и на поверхности встре­чаются довольно редко. По данным профессора С. П. Соловьева, вулканические породы, возникшие из гранитной магмы, зани­мают всего 13,5 % от площади распространения магмати­ческих пород в нашей стране, тогда как на долю гранитов — пород, застывших на глубине, приходится 48,6 %. В геологии такие лавы называют «кислыми». Название это, конечно, не отра­жает их вкусовых качеств. Оно связано с высоким содержанием .

кремнезема в лавах. Его настолько много, что он не только насыщает все основания, но и остается в избытке в виде свобод­ного кремнезема (чаще всего кварца). А кварц можно рас­сматривать как ангидрид кремневой кислоты.

Другая очень важная особенность кислых лав — неболь­шое количество магния и железа, т. е. элементов, характерных для темноокрашенных минералов. К тому же железо и магний значительно тяжелее кремния, алюминия, калия, натрия и других элементов. Этим объясняется светлая окраска кислых вулкани­ческих пород и их сравнительная легкость.

Когда в геологической литературе речь идет о кислых вулка­нических породах, часто встречается слово «порфир». Оно не имеет отношения к порфире — пурпурного цвета мантии, одевав­шейся монархами в торжественных случаях. Но косвенная связь здесь есть и заключается она в том, что некоторые вулка­нические породы окрашены так же ярко, как и пурпурная ман­тия. Нужно еще добавить, что порфиры, как и огромное боль­шинство вулканических пород, обладают характерной структу­рой (строением), которую называют порфировой.

В кислых вулканических породах в виде отдельных кристал­лов (вкрапленников) чаще всего видны кристаллы серого кварца и прозрачного полевого шпата с блестящими гранями. Такие породы называют липаритами. Если вулканические породы пережили сложную историю и «состарились», что запе­чатлено в потускневших вкрапленниках полевого шпата, тогда их называют кварцевыми порфирами.

Не только кислые, но и другие вулканические породы принято делить на «юные», еще не затронутые «превратностями» геологической жизни, и «старые», перекрытые более молодыми толщами и изменившиеся под действием циркулировавших по ним подземных растворов.

Нередко случается, что лава настолько быстро застывает, что атомы и группы атомов не успевают собраться в постройки с правильным внутренним строением — кристаллы. Тогда в застывшей лаве сохраняется неупорядоченное строение, свойст­венное жидкости. Получается вулканическое стекло, которое,

по существу, представляет собой переохлажденную, чрезвычайно вязкую лаву.

На примере вулканического стекла легко проследить связь между внутренним строением горной породы и ее свойствами. В отличие от кристаллов с их правильным расположением ионов или других элементарных частиц и соответственно способностью раскалываться вдоль некоторых плоскостей (вдоль которых внутренние силы слабее всего) стекла лишены этого свойства из-за неупорядоченного внутреннего строения. Вот почему при ударе они разбиваются на куски неправильной формы с гладким изломом и острыми краями. Эта особенность вулканического стекла была очень хорошо известна первобытно­му человеку и широко использовалась при изготовлении оружия и орудий труда.

В кислой магме растворено много различных газов. Когда магма подходит к поверхности и внешнее давление сильно уменьшается, из расплава начинается бурное выделение газов. В одних случаях они только вспенивают лаву, и тогда после застывания образуется очень пористая вулканическая порода — пемза, своего рода каменная пена. Пустот в ней так много, а ка­менные перегородки настолько тонкие, что пемза становится необыкновенно легкой. Ее средняя плотность меньше единицы, и она плавает в воде. Небезынтересно, что кубический метр пемзы имеет массу всего 300—350 кг, тогда как такой же объем плотной лавы — не менее 2,5 т. Перегородки, разделяющие поры в пемзе, состоят из вулканического стекла и, значит, достаточно крепкие, с режущими краями. Поэтому пемза издавна используется как абразив для обработки дерева, кожи и других не очень твердых материалов.

Нередко при извержении вулкана давление газов настолько велико, что лава распыляется, а застывшие участки ее дро­бятся на глыбы и куски. Этот обломочный материал вулканического происхождения может выбрасываться на вы­соту нескольких километров. Глыбы и крупные обломки падают около места взрыва, а мелкий материал в виде вулканического стекла и пыли подхватывается ветром и уносится за сотни и

даже тысячи километров. Таким путем из обломочного мате­риала вулканического происхождения образуются своеобразные породы. По природе каменного материала они сходны с вулкани­ческими породами, а по способу накопления напоминают осадочные. Общее название таких пород — пирокластические, что в переводе с древнегреческого означает состоящие «из обломков огненного происхождения». Сначала это рыхлый мате­риал, а когда он слежится и сцементируется, возникнут плот­ные породы. Их называют вулканическими туфами.

Пирокластические породы очень разнообразны, и среди них есть и такие, которые по внешнему виду похожи на лавы. Всего лишь несколько десятков лет назад была раскрыта тайна проис­хождения огромных толщ горных пород, встречающихся в Армении, Средней азии, на Дальнем Востоке, Северном острове Новой Зеландии, в Северной Америке и других местах. Удивля­ло, что эти породы, принимавшиеся за кислые лавы, занимают огромные площади в тысячи квадратных километров, а их мощ­ность измеряется многими сотнями метров. А ведь хорошо из­вестно, что кислая лава вязкая и не способна растекаться на большие расстояния. Детальное изучение таких толщ показало, что они образовались при мощных взрывах газонасыщенной лавы, ее капли и кусочки падали на поверхность Земли в пластичном состоянии и спаивались в компактную одно­родную массу. «Сваренные» туфы назвали нгнимбритами, что в переводе с латинского означает «образованные огнен­ным ливнем».

Игнимбриты возникли при особого рода вулканических извержениях, когда над земной поверхностью в потоках раска­ленного газа неслись капли и куски пластичной лавы.

Игнимбриты — прекрасный естественный строительный ма­териал. Они легко поддаются скульптурной обработке, у них удивительно красивая расцветка — на красном, оранжевом и ко­ричневом фоне во многих .местах видны черные пятна. Игнимбриты ты нашли широкое применение в строительстве. В столице Армянской ССР Ереване можно любоваться новыми широкими улицами и проспектами, застроенными оранжево- и коричнево- красными многоэтажными домами из игнимбритов. Особенно красив ансамбль зданий на площади им. Ленина, впитавший в себя традиционные особенности древней армянской архи­тектуры. Игнимбрнты использованы и в облицовке Московского государственного университета.

Декоративными бывают и кислые лавы, тогда они служат прекрасным материалом для изготовления художественных изде­лий. На Урале, в окрестностях старинного города Невьянска, у села Аятское издавна добывают нарядный камень. Камнерезы назвали его аятским порфиром. Он широко использовался Петергофской и Екатеринбургской гранильными фабриками. Цветная палитра аятского порфира удивительно разнообразна: здесь светло-зеленый камень с белесоватыми прожилками, желтоватый с зелеными пятнами, зеленый с черными крапинка­ми, черный, дымчатый и т. д. По своей природе аятский камень — кварцевый порфир, его декоративная внешность создана круп­ными вкрапленниками сероватого и желтоватого полевого шпата и секущими породу каменными цветными минеральными жилами.

Когда магма застыла на глубине

Гранитная магма, застывая на глубине, превращается в гра­ниты. Они необыкновенно широко распространены. В совре­менном строительстве гранитам принадлежит очень большая роль. Достаточно, например, указать, что на облицовку новых московских мостов потребовалось около трех тысяч вагонов гра­нита!

Гранит не только красивый, но и надежный, крепкий и проч­ный камень, именно поэтому на фундаментах из него покоятся монументальные здания. Гранитная щебенка лежит в основании автострад. Брусчаткой из гранита выложены улицы многих городов. По долинам рек обнажаются гранитные скалы, украшая пейзаж.

Замечательные свойства гранита как строительного и обли­цовочного материала связаны с его минеральным составом и строением. Порода состоит в основном из трех минералов: кварца и двух видов полевых шпатов (калиевого и каль-циево-натриевого). В небольшом количестве встречаются слюда и роговая обманка.

Окраска породы определяется цветом породообразующего минерала — калиевого шпата. Есть граниты серые, розовые, мясо-красные, коричневые, зеленые и даже синевато-серые и почти черные. Калиевый шпат — твердый минерал, поэтому при полировке гранита получается гладкая зеркально-блестящая поверхность. Особенно привлекательны грубозернистые грани­ты, своим видом напоминающие цветную мозаику с причудли­вым рисунком.

Связь между минеральным составом гранитов и их свойст­вами понятна. Но по каким признакам петрограф устанавливает образование гранита из магмы? Этот вопрос очень интересный, и, отвечая на него, мы введем читателя в круг одной из важней­ших проблем современной петрографии.

О существовании гра­нитной магмы неоспоримо свидетельствуют кислые ла­вы, извергавшиеся вулкана­ми во все периоды геоло­гической истории. А это значит, что в недрах Земли находятся очаги кислого си­ликатного расплава. Когда кислая магма покидает «ро­дительское лоно» и, не дой­дя до поверхности, задер­живается и медленно кри­сталлизуется, образуется полнокристаллический гра­нит. Естественно, что в нем нет ни вулканического стек­ла, ни мельчайших кри­сталликов, образующихся при быстром охлаждении. Магматический гранит можно узнать под микроскопом. Изучая шлиф породы, мы заметим, что разным минералам в разной степени присущи свойственные им формы кристаллов (рис. 19). Одни из них правильной формы (слюда) и, значит, образовались рано, когда в расплаве не было других минералов, которые бы стеснили их рост. У полевых шпатов часть контуров кристаллов естественная, другая вынужденная. Значит, полевые шпаты кристаллизовались позже, когда они смогли частично приспособиться к ранее появившимся минералам. А у кварца вовсе нет свойственных ему контуров. Значит, кварц самый «младший» среди минералов гранита, он кристаллизовался из расплава последним и занял оставшееся на его долю прост­ранство. О возникновении гранита из магмы свидетельствуют также его секущие контакты с окружающими породами. Они указывают на то, что вещество, из которого возник гранит, было жидким и внедрялось в трещины. Подвижное состояние этого материала также доказывают обломки боковых пород в граните.

Гранитная магма была сильно нагретой. Об этом убедительно говорят глубокие изменения в породах, окружающих массивы гранитов. Они преобразованы до неузнаваемости, перекристал­лизовались и превратились в метаморфические породы (рого­вики). Петрографы пришли к выводу, что гранитная магма закончила кристаллизацию при температуре около

600—700 °С.

Нередко в массивах гранитов встречаются обломки чуже­родных пород — ксенолиты. Они привлекают пристальное вни­мание исследователей, так как дают возможность заглянуть в недра Земли. По ксенолитам можно судить о горных породах, через которые прошла магма и обломки которых захватила с собой. Особый интерес вызывают граниты, переполненные зако­номерно расположенными ксенолитами. Полосатость гранитов и удлинение ксенолитов изменяются определенным образом от места к месту, намечая положение древних слоистых толщ, часто сложно изогнутых.; Через гранит как бы «просвечивают» древние, ранее существовавшие до них горные породы. Просве­чивающие структуры говорят о том, что гранитная магма засты­вала на месте своего образования, не успев переместиться в более высокие горизонты земной коры.

Но граниты образуются не только из магмы. Еще в сере­дине XIX в. родились идеи о немагматическом происхождении гранитов. Теперь известно, что немагматические граниты широко распространены в древнейших участках земной коры, сложен­ных докембрийскими гнейсами и сланцами. Здесь гранитные породы тесно переплетаются с метаморфическими, образуя слож­ные породы — мигматиты. Увеличение гранитного материала приводит к тому, что мигматиты становятся неяснополосчаты-ми и переходят в граниты с расплывчатыми остатками первичных пород.

Вещество немагматического гранита никогда не было жидким, на его месте находился инородный материал, кото­рый в твердом состоянии превратился в гранит. Процесс преобразования негранитного вещества в гранит называется гранитизацией или трансформацией, поэтому сторонников такого взгляда называют трансформистами.

Они установили, что характерные минералы гранитов — калиевый шпат и плагиоклаз, богатый натрием,— иногда образуются в песчаниках, сланцах и даже в таких однообразных по составу породах, как кварциты. Это на первый взгляд стран­ное явление — наличие крупных правильных кристаллов, никогда не образующихся в осадочных породах,— объясняется переработкой их вещества газами и растворами, поднимав­шимися из недр Земли. Газы и растворы пропитали песчани­ки, сланцы и другие негранитные породы и образовали в них крупные кристаллы калиевого шпата и плагиоклаза. Так возник­ли горные породы, очень похожие на магматические граниты.

И все же немагматические граниты по ряду признаков отли­чаются от магматических. Наблюдая их взаимоотношения с окружающими породами, мы заметим, что они не внедрялись в них и не изменяли их. В шлифах под микроскопом видно, что очертания зерен минералов неправильные, без характерных для них контуров. И это понятно, ведь гранитизированные породы возникли в твердом состоянии, а слагающие их мине­ралы кристаллизовались не в определенной последовательности, как в магме, а одновременно.

Как мы видим, граниты вызывают очень большой научный интерес. Вместе с тем они играют немалую роль в жизни человека. С гранитами связаны месторождения золота, серебра, вольфрама, молибдена, олова и многих других ценных металлов. В последнее время выяснилось, что и сам гранит может исполь­зоваться как руда редких элементов. Тончайшие спектральные и химические анализы показали, что в гранитах содержатся почти все элементы таблицы Менделеева. Известно, что в одном кубическом километре гранита находится урана 10000 т, ниобия 84 000 т. Еще 20—25 лет назад мысль о добыче редких элементов из гранита могла показаться фантастической. Но в наше время техника позволяет выделить из гранита минералы редких эле­ментов, и поэтому гранит стал кладовой малораспространенных элементов. В Бразилии из гранита получают тантал, в Африке ниобий, а в недалеком будущем гранит станет обычной комп­лексной рудой. Из минералов-примесей будут получать редкие элементы, а оставшиеся после обогащения полевой шпат и кварц найдут широкое применение как сырье для изготовления разнообразной керамики и стекла.

Когда магма обогащена газом

При застывании гранитной магмы не сразу возникает каменный массив. Сначала с краев появляется твердая оболочка, она постепенно разрастается внутрь и «оттесняет» к середине оста­ток гранитного расплава. Меняется при этом и сам расплав, в нем становится все больше газов (ведь они почти не входят в состав выкристаллизовавшихся минералов). Так образуется легко­подвижный расплав, богатый парами и газами. В одних случаях он остается на месте и застывает среди гранитов. В других случаях расплав покидает массив и застывает в окружающих породах в виде жил и линз. Так из остаточной гранитной магмы образуется особая порода — пегматит, состоящая глав­ным образом из полевого шпата и кварца.

Интересно, что всем пегматитам свойственны некоторые общие особенности. Прежде всего, эти породы всегда крупно­зернистые и даже гигантозернистые. Нередко кристаллы полево­го шпата прорастают кристаллами кварца клиновидной формы, напоминая клинопись древних народов. Именно этой особен­ностью объясняются другие названия пегматитов — «письмен­ный», «еврейский» и «рунический» камень.

Кристаллы некоторых минералов в пегматитах в длину не­редко достигают нескольких десятков сантиметров, а иногда и более метра. Так, в пегматитах Северной Карелии, разрабаты­ваемых для извлечения из них полевого шпата как керами­ческого сырья, длина кристаллов кварца достигает 1,5 м. В нор­вежских пегматитах были встречены кристаллы калиевого шпата длиной до 10 м и массой около 100 т. В начале прошлого века в Ильменских горах на Урале нашли настолько огромный кристалл калиевого шпата, что в нем заложили каменоломню.

Размер пегматитовых жил, линз и скоплений неправильной формы гораздо меньше гранитных массивов. Лишь в некоторых случаях, например в бассейне р. Мамы в Восточной Сибири, встречаются крупные массивы в несколько квадратных кило­метров, состоящие из пегматитов. Но пегматиты здесь не «чистые>, а как бы пропитывают граниты и гнейсы.

К пегматитам издавна приковано внимание геологов и ми­нералогов, потому что некоторые минералы и химические эле­менты, очень редкие гости в гранитах, в пегматитах как бы «сконцентрированы» и могут образовать богатую рудуг Особый интерес вызывают минералы с редкими землями или радиоактив­ными элементами. Это, например, ортит, в котором содержание элементов редких земель достигает 3%. Можно также упомя­нуть минералы бериллия, лития и ряда других элементов, которые обычно отсутствуют в гранитах и других магматических породах. Все это позволяет считать пегматиты продуктами затвердевания не самой магмы, а ее остатка, обогащенного газами. О большой роли газов в пегматитовом расплаве говорят встречающиеся в пегматитах минералы, содержащие различные летучие вещества. Это фтор- и борсодержащий турмалин, топаз (в его состав непременно входят фтор и вода), слюда (ее обязательной составной частью служит вода) и ряд других мине­ралов. Образование пегматитовых жил происходило при тем­пературе 500—700 °С, т. е. несколько ниже, чем гранитов.

Пегматиты имеют исключительную промышленную ценность. Из них добывают слюду, полевой шпат, горный хрусталь, раз­личные драгоценные камни и в том числе изумруд, аквамарин, рубин, сапфир, топаз, аметист и др. Полевой шпат некоторых пегматитов очень красив и используется как поделочный камень. Это так называемый амазонский камень, или амазонит,— голу­бовато-зеленая разновидность калиевого шпата. С давних пор он получил заслуженную известность в камнерезном деле, а художественно-декоративные изделия из этого поистине чудесного камня всегда привлекали к себе большое внимание.

Амазонит в России стал известен в 1784 г., когда на Южном Урале в Ильменских горах обнаружили пегматитовые жилы с зеленым камнем. Минерал с необыкновенно приятной окраской быстро завоевал симпатии любителей декоративного камня и стал одним из важнейших поделочных камней. В Го­сударственном Эрмитаже в Ленинграде хранятся великолеп­ные вазы, столешницы и другие изделия из уральского амазо-нита, сделанные умельцами Петергофской гранильной фабрики.

Амазонит относится к малораспространенным минералам. В нашей стране месторождения амазонита, кроме Ильменских гор, найдены на Кольском полуострове, в Прибайкалье, Ка­захстане и Средней Азии. До сих пор остается загадкой цвет амазоннта. Более семидесяти лет назад академик В. И. Вер­надский обнаружил в амазоните Ильменских гор высокую концентрацию рубидия (до 3,12 % Rb2O), и с того времени мно­гие ученые считали, что присутствие именно этого элемента вызывает окраску минерала. Но в последние десятилетия неодно­кратно устанавливалось, что рубидий в значительных коли­чествах встречается и в неокрашенных полевых шпатах. Вместе с тем в некоторых амазонитах его почти нет. Значит, окраска зеленого полевого шпата не обязательно связана с рубидием.

Затем минералоги обратили внимание на то, что при прокали­вании голубовато-зеленый цвет амазонского камня исчезает и минерал приобретает невыразительную белую, светло-желтую или светло-серую окраску. Потом выяснилось, что обесцвеченному амазониту можно возвратить прежнюю окраску под влиянием рентгеновских лучей.

Пожалуй, ближе всего к разгадке окраски стоит Б. М. Шма-кин. Он предполагает, что зеленая окраска минерала вызвана двумя причинами: особенностями строения кристаллов и зна­чительным количеством элементов-примесей, прежде всего ру­бидия, свинца, цезия и таллия. Дело в том, что внутреннее строение амазонита максимально упорядоченное. А это значит, что ионы кремния, алюминия, калия и кислорода в кристал­лической решетке расположены самым плотным образом. Когда же элементы-примеси захватили места элементов-«хозяев» и, отличаясь от них своими размерами, нарушили энергетику кристаллов—появилась характерная окраска амазонита.

Другие материалы

  • Зональность процессов выветривания и состав почвообразующих пород
  • ... являются не только продуктом выветривания, но также образуются в результате метасоматических процессов — глубинного преобразования различных пород гидротермальными водами. Так возникают, например, глины, особенно часто монтмориллонитовые. Поэтому II отдел почвообразующих пород представляют не только ...

  • Контактово-метасоматические горные породы
  • ... горных пород, образовавшихся при контактовом метаморфизме   Процессы контактового метаморфизма могут быть без существенного изменения химического состава исходной породы, например при образовании роговиков (термальный метаморфизм); иногда они сопровождаются значительными метасоматическими ...

  • Магматизм и магматические горные породы
  • ... и представляют: апатит, магнетит, циркон, рутил, хромит, золото, платину и др. Строение магматических пород – включает понятия структура и текстура. Структура горных пород (от лат. structura-взаиморасположение, соотношение, связь) – это обобщенный показатель внутреннего строения и взаимоотношения ...

  • Исследование горных пород и минералов
  • ... тонкие прозрачные листочки). Мусковит встречается в земной коре чаще других слюд. Он входит в состав многих магматических и метаморфических горных пород. Из большой группы минералов, объединенных под общим названием амфиболы, упомянем лишь наиболее часто встречающуюся роговую обманку. Состоит она ...

  • Особенности олифолитовой и магматической формаций
  • ... поднятий — денудацией, с чем связан неровный, контрастный рельеф с сочетанием удлиненных. Таким образом, можно сделать вывод, что магматические формации более были распространены в пределах мобильных поясов. Подвижные геосинклинальные пояса являются чрезвычайно важным структурным элементом земной ...

  • Осадочные горные породы
  • ... положен генетический признак. По происхождению 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 ...

  • Метаморфизм. Метаморфические горные породы
  • ... амфиболитовая фация пироксен - роговообманковая фация гранулитовая фация глаукофановая фация эклогитовая фация Таким образом, каждая зона метаморфизма характеризуется наличием определенных минеральных ассоциаций. 4.Метаморфические горные породы. О реликтовой структуре говорят в том случае, когда в ...

  • Горные породы, алгоритмы их определения
  • ... веществом, это аморфные породы. Оформим в виде схемы приведенный алгоритм определения горных пород первого порядка. Напишем алгоритмы второго порядка определения отдельно для обломочных, глинистых, кристаллических и аморфных пород. Алгоритмы определения обломочных пород. Так как обломочные ...

  • Способы обработки горных пород
  • ... . Квантовыми генераторами практически можно эффективно разрушать любую горную породу, придавая ей при обработке любую форму. Перспективен способ обработки камня высокоскоростной водяной струей, подаваемой под давлением более 10 МПа через сопло диаметром в несколько миллиметров. За счет кинетической ...

  • Метаморфизм и метаморфические горные породы
  • ... называются мигматиты. Минеральный состав метаморфических горных пород весьма разнообразен. Следует однако, иметь в виду, что он зависит: а) от химического состава исходной породы; б) типа метаморфизма и в) от метаморфической фации. Среди наиболее распространенных минералов – это слюды, пироксены, ...

  • Трещиноватость горных пород, её влияние на изменения физико-механических свойств пород на примере месторождения Нойон-Тологой
  • ... , аргиллизацией, окварцеванием, карбонатизацией, хлоритизацией, сульфидизацией. 3. Влияние трещиноватости на изменение физико-механических свойств горных пород Определяющим фактором изменчивости физико-механических свойств пород являются структурно-тектонические условия, обуславливающие в ...

  • Свойства горных пород. Характеристика грунтов
  • ... на другие склоны, Иногда их проводят в тоннелях или галереях под курумами. Обвалы. Обрушение более или менее крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением получило название обвала. Обвалы возникают на крутых склонах (более 45—50 °) и обрывах естественных форм и рельефа (склоны речных ...

  • Методы определения абсолютного возраста горных пород
  • ... объектов исследования не превышает 50—70 тыс. лет). Радиометрические методы определения абсолютного возраста горных пород быстро развиваются и совершенствуются, область их применения непрерывно расширяется. Наибольшую ценность они имеют для изучения древних, докембрийских отложений. В последние ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:


Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info