Вещественный и фазовый состав горных пород

Горные породы - это устойчивые парагенетические ассоциации минералов, возникающие в результате определенных геологических процессов и образующие геологически самостоятельные тела в земной коре.

Вещественными составляющими горных пород различных генетических типов могут являться: 1)зерна минералов; 2) вулканическое стекло, 3) обломки ранее существовавших минералов и пород; 4) органические остатки; 5)космическая пыль.Однако главной составной частью большинства горных пород являются минералы.

Минералы, слагающие горные породы (породообразующие минералы), по своей роли в их составе разделяются на главные ( 20-30видов ) и второстепенные.

Главными считаются минералы, количественно преобладающие в составе горных пород и определяющие ее принадлежность к определенному виду (кварц, калиевый полевой шпат, кислые плагиоклазы и биотит являются главными минералами гранита, нефелин — нефелинового сиенита и т.д.).

Второстепенные минералы, которые также называют акцессорными, входят в состав горной породы в незначительном количестве и не определяют ее видовой принадлежности.

Главные минералы одних видов горных пород могут быть второстепенными в других. Например, апатит - главный минерал апатитовых пород хибинских тундр, где он является промышленным минералом, встречается во многих породах гранитного состава лишь в качестве акцессорного минерала.

В качестве второстепенных в состав многих горных пород входят и рудные минералы (хромит, магнетит, ильменит, пирит) которые обычно не образуют в них скоплений, а присутствуют в виде рассеянной вкрапленности.

В зависимости от времени образования минералы, входящие в состав горных пород, делят на первичные и вторичные. Первичные минералы образуются при процессах формирования самой горной породы. Вторичные возникают позднее, за счет различных процессов преобразования горных пород путем изменения первичных минералов. В различных по происхождению горных породах одни и те же минералы могут быть как первичными, так и вторичными. Например, карбонаты в магматических породах являются большей частью вторичными, тогда как в осадочных породах - это первичные минералы, слагающие огромные толщи известняков и доломитов.

По числу слагающих их минералов горные породы делятся на мономинеральные, образованные одним минералом (кварцит, мрамор, лабрадорит и др.), и полиминеральные, состоящие из нескольких минералов (гранит, диорит, гнейс, габбро и др.). Полиминеральные породы распространены в земной коре более широко.

Фазовый состав. Горные породы обычно представляю двух или трехфазные системы и состоят из взаимодействующих между собой твердой (минеральный скелет), жидкой (поровой раствор) и газообразной фаз. Фазовые равновесия в горных породах динамичны. Они постоянно нарушаются вследствие непрерывной миграции поровой влаги и теплообмена в геотермическом поле Земли.

Поровая влага в горных породах находится в свободном и связанном состояниях. При отрицательных температурах появляется вода в твердом состоянии - лед. Поровая вода в свободном состоянии отличается высокой подвижностью и химической активностью. Этими свойствами поровых растворов обусловлены обменные реакции, диффузионные и другие процессы, в том числе вызывающие изменения консистенции, показателей прочности и стойкости пород. Наличием свободной жидкой фазы определяется также ионная электропроводимость, свойственная большинству горных пород.

Прочно связанная вода (адсорбированная или гигроскопическая), находящаяся под действием мощных сил притяжения к поверхности минеральных частиц, отличается от свободной воды низкими значениями диэлектрической постоянной и малой растворяющей способностью. Связанная вода в горных породах может перемешаться только под действием осмотического давления. Максимальное содержание адсорбированнойводы характеризует максимальную гигроскопичность породы.

Газовая фаза занимает от 1 — 12 до 40 — 50% объема горных пород. Газовые компоненты находятся преимущественно в адсорбированном,растворенном и свободном состояниях. Адсорбированные газы удерживаются на поверхности минеральных частиц силами молекулярного притяжения и образуют на них полимолекулярные газовые пленки. Содержание адсорбированных газов зависит от минерального состава пород, степени их дисперсности, влажности, температуры, давления, содержания органических веществ и состава самих газов. По нарастанию адсорбированной способности минералы образуют следующий ряд: кварц, мусковит, биотит, кальцит, лимонит, каолинит, гидрослюды.

Часть газов находится в поровой влаге в растворенном состоянии. Они представлены в основном кислородом, углекислым газом, азотом и др. Свободные газы заполняют поровое пространство породы, не занятое водой, и составляют основную массу газообразной фазы горных пород.