Горные породы

Горные породы представляют естественные минеральные агрегаты, образующиеся 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. Если горная порода представляет агрегат одного минерала, она называется мономинеральной ( мрамор, кварцит). Если в породу входит несколько минералов, она называется полиминеральной ( гранит).

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 понимают сложение породы, т.е. 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.).

В основу классификации горных пород 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;

3) метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давления, 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, так называемые структурные формы, состав и строение которых зависят от химического состава исходной для данной породы магмы и условий ее застывания.

В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается, прежде всего, содержание оксида кремния, по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности: ультраосновные породы, содержащие более 45% кремнезема (SiO2), основные - 45-52, средние-52-65 и кислые-более 65%.

Породообразующими минералами магматических пород

являются минералы класса силикатов: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, которые в

сумме составляют около 93% всех входящих в магматические породы минералов.

В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические породы делят

на ряд групп: породы интрузивные (глубинные), образовавшиеся при застывании магмы на глубине, и породы эффузивные (излившиеся), связанные с застыванием магмы, излившейся на поверхность, т.е.

лавы.

На глубине при медленном застывании магмы в условиях постепенного снижения температуры и давления, в

присутствии летучих компонентов, способствующих кристаллизации, образуются породы с полнокристаллической структурой. Размеры кристаллических зерен зависят от свойств магмы, режима охлаждения, скорости кристаллизации.

Интрузивные породы обладают массивной текстурой, характеризующейся отсутствием ориентировки

минеральных зерен.

В эффузивных породах ориентированная текстура возникает чаще. При этом кристаллические зерна, струи стекла, пустоты располагаются упорядоченно по направлению течения потока лавы и породы приобретают флюидальную текстуру. Для них характерна также пористая текстура, отражающая процесс выделения газов при застывании лавы.

Диориты - глубинные породы, обладающие полнокристаллической структурой. Светлые минералы,

составляющие около 65-70%, представлены средним плагиоклазом. Если количество кварца достигает 5-15%, породы называются кварцевыми диоритами. Диориты и кварцевые диориты встречаются в массивах гранитов и габбро, а также образуют небольшие отдельные тела типа жил, штоков, лакколитов.

Граниты - глубинные 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%).Если содержание кварца

в породе не превышает 15-25%, а из полевых шпатов преобладают плагиоклазы и увеличивается количество

темноцветных, порода называется гранодиоритом. Граниты - самая распространенная интрузивная порода.

Они слагают огромные тела на щитах и в складчатых областях, а также мелкие секущие интрузии.

Осадочные горные породы. На поверхности Земли в результате действия различных экзогенных

факторов образуются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают различные физико-химические изменения, и превращаются в осадочные горные породы. Диагенез – процесс превращения осадков в горную породу. Осадочные породы тонким чехлом покрывают около 75% поверхности континентов.

Среди осадочных пород выделяют три группы:

• обломочные породы, возникающие в результате механического разрушения каких-либо пород и накоплени я образовавшихся обломков;

• глинистые породы, являющиеся продуктом преимущественно химического разрушения пород и накопления возникших при этом глинистых минералов;

• химические (хемогенные) и органогенные породы, образовавшиеся в результате химических и биологических процессов.

Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура, образование которой связано с условиями накопления осадков.

скелетных частей организмов или их обломков.

Обломочные породы. По величине обломков

обломочные породы делятся на: грубообломочные породы (псефитовые), состоящие из обломков более 2

мм в поперечнике; среднеобломочные или песчаные породы (псаммитовые), состоящие из обломков от 2 до

0,05 мм в поперечнике, мелкообломочные, или пылеватые породы (алевритовые), состоящие из обломков от

0,05 до 0,005 мм в поперечнике, и мелкозернистые, глинистые (пелитовые) – менее 0,005 мм.

Обломочные породы характеризуются составом обломков.

Грубообломочные породы в зависимости от формы и размеров обломков среди пород этого гранулометрического типа выделяют следующие: глыбы и валуны - соответственно угловатые и скатанные обломки размером свыше 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 неокатанные обломки, называются брекчиями и дресвяниками, сцементированные окатанные обломки - конгломератами и гравелитами.

Среднеобломочные породы - пески и песчаники.

Мелкообломочные породы. Рыхлые скопления мелких частиц размерами от 0,05 до 0,005 мм называ-

ются алевритами. Одним из широко распространенных представителей алевритов является лёсс.

Глинистые породы. Наиболее распространенными осадочными породами являются глинистые, на до-

лю которых приходится больше 50% от объема всех осадочных пород. Глинистые породы в основном со-

стоят из мельчайших (меньше 0,02 мм) кристаллических (реже аморфных) зерен глинистых минералов.

По степени уплотнённости/литифицированности выделяют: глины (легко размокающие породы) и аргиллиты (сильно уплотненные, потерявшие способность размокать глины).

Кроме песчаных, пылеватых и глинистых пород существует еще ряд смешанных пород, состоящих из

частиц разных размеров и состава. К ним относятся супеси, содержащие наряду с песчаными до 20-30%

глинистых частиц, и суглинки, в которых количество глинистых частиц увеличивается до 40-50%.

Химические и органогенные породы образуются преимущественно в водных бассейнах. Структура

химических (хемогенных) пород определяется агрегатным состоянием минералов их слагающих - кристаллическим или аморфным и размерами кристаллических зерен, структура органогенных пород - состоянием слагающих их органических остатков и принадлежностью организмов к тем или иным группам. Классификация хемогенных и органогенных горных пород обычно производится по химическому составу слагающих

их минералов.

На долю карбонатных пород в осадочной оболочке Земли приходится около 14%. Главный породообразующий минерал этих пород - кальцит, в меньшей степени - доломит. Среди карбонатных пород являются известняки - мономинеральные породы, состоящие из

кальцита. Свойства, присущие этому минералу, могут быть использованы для определения известняков. Цвет известняков обычно светлый - белый, светло-желтый, светло-серый, но примесями может быть изменен в любой, вплоть до черного.

Следующий признак для подразделения органогенных известняков основывается на систематической

принадлежности органических остатков. Например, выделяют известняки коралловые, брахиоподовые, фу-

зулиновые и др. Иногда органические остатки бывают столь мелки, что невооруженным глазом не могут

быть обнаружены. В таких случаях макроскопически не удается установить принадлежность породы к тому

или другому из названных генетических типов. К таким породам относится, например, мел, состоящий в

основном из раковинок фораминифер и остатков кокколитофорид (известковых водорослей), не видимых

невооруженным глазом и часто претерпевших значительные изменения.

Из других представителей можно назвать мергель и доломит.

Кремнистые породы состоят главным образом из опала и халцедона. Представители: диатомиты, кремнии, трепелы, опоки.

Диатомиты состоят из мельчайших скелетных остатков диатомовых водорослей, скрепленных опаловым цементом. Белые, светло-серые или светло-желтые породы, легко растирающиеся в тонкий порошок, пачкающие руки. Очень легкие (объемная масса 0,4-0,85), что обусловлено большой микропористостью.

Трепелы - породы, состоящие из мельчайших зернышек опала, скрепленных опаловым цементом. В небольших количествах присутствуют опаловые скорлупки диатомовых водорослей и остатки кремнистых скелетов радиолярий и губок. Макроскопически неотличимы от диатомитов.

Опоки состоят из зернышек опала и остатков кремневых скелетов организмов, что можно установить только микроскопически. Твердые породы белого, серого до черного цвета, обладающие обычно раковистым изломом. Некоторые при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Легкие, но обладают большей, чем трепел, объемной массой (1,1-1,82).

Кремни - породы также химического происхождения, состоящие из халцедона, опала, глинистых частиц. Обычно встречаются среди осадочных пород в виде конкреций, возникших в процессе диагенеза.

Кремнистые породы применяются для изготовления кремнистого цемента как тепло- и звукоизоляционный материал. Некоторые разновидности используются как поделочный камень.

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

химической обстановкой. Главными факторами (агентами) метаморфизма являются эндогенное тепло, всестороннее (петростатическое) давление, химическое воздействие газов и флюидов. Метаморфические породы обладают полнокристаллической структурой. Размеры кристаллических зерен, как правило, увеличиваются по мере роста температур метаморфизма.

Для метаморфических пород наиболее типичны ориентированные текстуры. К ним относятся, например, сланцеватая текстура, гнейсовая, или гнейсовидная текстура.

Внешне эти текстуры напоминают слоистость осадоч-

ных пород, но их происхождение связано не с процессом накопления осадков, а с перекристаллизацией и

переориентировкой минеральных зерен в условиях ориентированного давления.

Все метаморфические породы имеют плотную текстуру.

Метаморфические породы могут образоваться

за счет изменения как магматических, так и осадочных пород, к названиям метаморфических пород, воз-

никших по магматическим породам, прибавляется приставка «орто» (например, ортогнейсы), а к названиям

метаморфических, первично-осадочных пород - приставка «пара» (например, парагнейсы).

Процессы метаморфизма могут быть развиты на огромных площадях в десятки и даже сотни тысяч

квадратных километров (региональный метаморфизм), но могут проявляться и на очень небольших площа-

дях (локальный метаморфизм).

Региональный метаморфизм происходит в диапазоне температур от 300-400°C до 900-1000°C и высоком давлени - десятки МПа. Увеличение температуры и давления приводит к росту интенсивности метаморфизма. Породы различного первичного состава по-разному реагируют на изменение физико-химических условий. Метаморфизм простых по химическому составу пород,

таких, как кварцевые песчаники или известняки, заключается только в изменении структуры и текстуры, а

минеральный состав почти не изменяется.

Представители: кварциты, мраморы, кристалл. сланцы, гнейсы.

Гнейсы состоят преимущественно из кварца, полевых шпатов и слюд. Породам присущи полнокристаллическая средне- и крупнозернистая структура и гнейсовая (полосчатая) текстура.