Минералогический состав, строение и формы залегания магматических пород

9. Минералогический состав, строение и формы залегания магматических пород.

Магматические породы образовались в результате застывания магмы. Процесс  их образования состоит в постепенной  кристаллизации последней с последовательным выделением твердых минеральных  компонентов при ее остывании  до полного перехода в твердое  состояние. При этом имеют огромное значение величины давлений, температура  и содержание в ней минерализаторов  — паров воды, углекислоты и  др.

В зависимости от условий  образования магматические породы разделяются на глубинные (интрузивные), излившиеся (эффузивные) и полуглубинные (гипабиссальные). Глубинные породы образуются на больших глубинах в  условиях высоких температуры и  давления, медленного и равномерного остывания магмы. Оно завершается  формированием разновидностей с  полнокристаллической структурой, массивной  текстурой и равномерным распределением минеральных составных частей в  массе породы, любые участки которой  одинаковы по составу и структуре. Излившиеся породы появляются на поверхности  земли в условиях низкой температуры  и атмосферного давления при быстрой  отдаче теплоты и быстром выделении  газообразных веществ из лавы с образованием в ней многочисленных пор, сохраняющихся  и после затвердевания. Полуглубинные  породы образуются на некоторой глубине  от поверхности земли при изменяющемся режиме понижения температуры, в  результате чего из магмы выделяются разноразмерные кристаллы одного и  того же минерала: крупные, образовавшиеся в первую, и мелкие, появившиеся  во вторую фазы кристаллизации. Структуры  этих пород отличаются разнозернистостью  и называются порфировидными.

Неполнокристаллическая (порфировая) структура излившихся пород (альбитовый порфир): Ав — альбит в скрытозернистой  основной массе породы.

В составе магматических  пород существенное значение имеют  оксиды SiO2; А12О3; FeO; MgO; CaO; Na2O; K2O; H2O и особенно первый, являющийся надежной характеристикой  их химического состава. В зависимости от количественного содержания кремнезема все магматические породы разделяются на: ультракислые — свыше 75%; кислые — от 65 до 75%; средние — от 52 до 65%, основные — от 40 до 52% и ультраосновные— менее 40% кремнезема. С уменьшением его содержания возрастает плотность и темнеет окраска магматических пород, так как в их составе увеличивается количество более тяжелых железисто-магнезиальных силикатов. Главнейшими минералами магматических пород являются кварц, полевые шпаты, плагиоклазы, нефелин, слюды, авгит, роговая обманка и др. Калиевые полевые шпаты и кислые плагиоклазы, кварц и слюды встречаются преимущественно в кислых породах; средние плагиоклазы и роговая обманка — в средних, а основные плагиоклазы и авгит — в основных породах. Формы залегания магматических пород разнообразны. Глубинные породы залегают в виде батолитов - огромных (до 160 000 км2) массивов неправильной формы; штоков— массивов изометричной формы; отличающихся от батолитов меньшими (до 100 км2) размерами; лакколитов— грибообразных тел, соединяющихся подводящими каналами с очагами магмы и жил — плитообразных тел, образованных внедрением магмы в трещины пород. Типичными формами излившихся пород являются потоки, покровы и купола (конусы). Остывание магматических массивов сопровождается значительным сокращением их объема с появлением многочисленных, закономерно расположенных трещин, разбивающих массив на отдельные блоки различной величины и формы— отдельности. Установление направления трещин отдельности имеет большое практическое значение при разработке магматических пород: оно облегчает их добычу, упрощает механическую разделку пород и вместе с тем эти трещины в известной степени ограничивают возможность использования их трещиноватых разновидностей в строительных целях, так как они становятся досадными дефектами изготовляемой штучной продукции.

Глубинные породы имеют высокие  показатели прочности, средней плотности, а также незначительную пористость, с которой связаны весьма низкое водопоглощение, высокие теплопроводность и морозостойкость. Из этой группы рассматриваются  граниты, сиениты, диориты, габбро, перидотиты и пироксениты, расположенные в  приведенном порядке по мере уменьшения в них кремнезема.

Граниты — широко распространенные в природе кислые породы, содержащие 65 ... 75% SiO2. В их состав входят калиевый полевой шпат (ортоклаз, микроклин) или кислый плагиоклаз в количестве от 40 до 60%, кварц от 20 до 40% и темноцветные минералы (биотит, роговая обманка) от 5 до 20%, которые сообщают светло-серую, мясо-красную окраску этим породам. При большом количестве кварца граниты  приобретают высокие твердость  и хрупкость, а с увеличением  содержания роговой обманки становятся более вязкими, однако легче выветриваются, особенно при наличии трещин.

Сиениты — средние породы, содержащие до 65% SiO2. В отличие от гранитов, в них отсутствует свободный  кварц. Из-за отсутствия кварца они  являются более мягкими и одновременно более вязкими породами вследствие значительного содержания роговой  обманки. Сиениты окрашены обычно в  светлые серые, розоватые или  зеленоватые тона, имеют среднезернистую  структуру и массивную однородную текстуру.

Диориты являются средними (62...65% SiO2;) породами, состоящими из средних  плагиоклазов (до 75%) и роговой обманки (25%), наряду с которой могут присутствовать авгит, биотит. Окраска диоритов темно-серая, темно-зеленая до черной.

Габбро — основные породы, содержащие от 40 до 52% SiO2. Из них наиболее распространенными являются массивные полнокристаллические породы серого, темно-серого и темно-зеленого цветов.

Перидотиты и пироксениты  — ультраосновные бесполевошпатовые  полнокристаллические породы, содержащие менее 40% SiO2 и сходные по своим  свойствам. Постоянными минеральными компонентами перидотитов являются оливин (30... 70%), авгит и гиперстен, а пироксениты состоят почти  целиком из последних. Обе породы часто содержат примеси рудных минералов, повышающих их среднюю плотность. Отличаются крупно- и среднезернистой структурой и массивной текстурой. Высокая  твердость этих пород затрудняет разработку месторождений, а высокая  вязкость осложняет их обработку, вследствие чего они применяются в качестве материалов особого назначения в  специальных гидротехнических и  других сооружениях, для устройства внутренних интерьеров гражданских  зданий, а также как поделочный и художественный материалы.

Кварцевые порфиры и липариты — излившиеся аналоги гранитов. Кварцевые порфиры относятся  к древним, а липариты—к нововулканическим  породам. От гранитов они отличаются порфировой структурой с наличием в  мелкозернистой или стекловатой  массе породы вкрупленников —  крупных кристаллов кислого полевого шпата и реже кварца. Кварцевые  порфиры окрашены в красновато-бурые  тона и являются плотными породами. Липариты — более легкие и пористые по сравнению с кварцевыми порфирами  породы белого, светло-серого цвета, содержащие небольшие вкрапленники кислого  полевого шпата и среднего плагиоклаза, а также повышенное количество нераскристаллизованного  вулканического стекла.

Бескварцевые порфиры (ортофиры) и трахиты являются соответственно древними и молодыми излившимися  аналогами сиенитов. У ортофиров  сильно изменен минеральный состав с появлением в нем вторичных  минералов: каолинита, карбонатов, хлоритов и др., которые уплотняют породу, заполняя ее пустоты, и способствуют образованию вторичной микрозернистой структуры. Бескварцевые порфиры окрашены в серовато-зеленый или красновато-бурый цвета. Трахиты — пористые и сильношероховатые породы белой, серой, желтоватой окраски с ясно выраженной порфировой структурой. Их используют для изготовления бута, щебня, колотой и тесаной шашки, а также как кислотоупорные материалы. Красивые разновидности ортофиров применяются для отделочных работ (алтайские ортофиры). Эти породы хорошо поддаются обработке, но не полируются и быстро истираются.

Порфириты и андезиты —  плагиоклазовые излившиеся аналоги  диоритов, соответственно древне- и  нововулканического возраста. Отличаются пористой текстурой и порфировой структурой с вкрапленниками плагиоклазов или роговой обманки. Порфириты  отличаются повышенной выветрелостью  и наличием вторичных силикатов— серицита, хлорита и др. Диабазы  и базальты — излившиеся древне - и нововулканические аналоги  габбро, отличающиеся от него своими структурными и текстурными особенностями. Диабазы  имеют скрытокри-сталлическую структуру, характерную тем, что промежутки между переплетенными кристаллами  основного плагиоклаза (Лабрадора) заполнены мелкозернистой авгитовой  массой. Они окрашены в зеленые  и зеленовато-серые тона.

Базальты макроскопически  представляют собой черную плотную  застывшую лаву, находящуюся в  скрытокристаллическом или аморфном состоянии с зернистым строением  и стекловатой массой, заполняющей  промежутки между зернами различных  размеров; вместе с тем наблюдаются  также порфировые разновидности  этих пород.

Среди излившихся пород заметное место занимают вулканические стекла: почти безводный аморфный черный или красно-бурый обсидиан; мелкопористый  светло-серый или коричневый перлит с содержанием до 3...4% воды; зеленоватый или бурый смоляной камень (пехштейн) кристаллитного строения с большим количеством воды. В последние десятилетия из вулканических стекол получают вспученный перлит — легкий и пористый материал с хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами, а также применяют в виде заполнителей в легких бетонах, фильтрующих и изоляционных материалах; как сырье для получения высококачественных стекол. Особой разновидностью вулканических стекол является пемза, образовавшаяся при быстром остывании средних и кислых лав на поверхности воды или влажной почвы, сопровождаемом бурным выделением паров и газообразных компонентов.

Вулканические пеплы—мелкие порошкообразные массы частиц неправильной формы, выброшенные во время извержений и осевшие на поверхности лавовых  потоков, а также вокруг вулканических  конусов. Они состоят из мельчайших обломков вулканического стекла и кристаллических  зерен некоторых минералов, особенно кварца. Размеры частиц вулканических  пеплов колеблются от 0,1 до 2 мм. Вулканические  пеплы являются активными минеральными добавками при производстве цементов.

Вулканические туфы образуются путем цементации и уплотнения вулканических  пеплов и другого твердого материала, Цементом служат вулканический пепел, кремнезем, глина и продукты разложения пепла. Они различны по строению и  характеризуются непостоянными  химическими и физико-механическими  свойствами.

Туфовые лавы образуются при  быстром вспенивании изливающихся лав при резком падении давления и одновременном примешивании к  ней разнообразного вулканического материала. Количественное соотношение  лавы и твердого обломочного материала  в ней варьирует в широких  пределах с образованием многочисленных разновидностей, различных по составу, строению, окраске и физико-механическим свойствам. Как и вулканические  туфы, они обладают большой пористостью  и стекловатой структурой.

19. Назовите эры, периоды и эпохи истории Земли.

Для определения времени  ископаемых остатков и остаточных горных пород используется геохронологический метод. Чтобы определить характерные  для каждого геологического периода  ископаемых растений и животных, составляют шкалу расположения пластов. Возраст  Земли устанавливают по распаду  радиоактивных изотопов. Зная систему  появления организмов и возраст  пластов Земли, ученые описали процесс  развития жизни на Земле в хронологии.

Архейская эра ведет свое начало со времени, когда Земля сформировалась как планета — около 4 млрд. лет  назад. Ее продолжительность составляет 1 млрд. лет. Первичная кора, образовавшаяся в результате охлаждения Земли, беспрерывно  разрушалась паром и газом, которые  выделяло раскаленное вещество. Извергаемая  миллионами вулканов лава застывала  на поверхности, образуя первичные  горы и плоскогорья, материки и океанические впадины. Мощная, плотная атмосфера  также охлаждалась, в результате чего выпадали обильные дожди. На горячей  земной поверхности они мгновенно  превращались в пар. Твердая кора охладилась, океанические впадины заполнились  водой. Первичный океан, реки, атмосфера  разрушали первичные горы и материки, образуя первые осадочные породы. На протяжении многих миллионов лет  истории Земли эти породы, неоднократно подвергаясь воздействию раскаленного вещества, громадного давления и высокой  температуры, сильно изменились. Ныне они твердые и плотные. С ними связано образование многих полезных ископаемых: строительного камня, слюды, никелевой руды, каолина, золота, молибдена, меди, кобальта, радиоактивных минералов, железа.

В архейскую эру в теплых водах первичного океана протекади различные химические реакции между солями, щелочами и кислотами. Им благоприятствовали солнечная радиация, плотная атмосфера, ионизация воды, вызываемая разрядами огромных молний. В конце архейской эры в морях появляются комочки белкового вещества, положившие начало всему живому на Земле. Они образуют карбосферу, существующую и в современных условиях (например, в жерлах вулканов). Битумы и многие другие органические вещества были обнаружены в газожидкостных включениях древних минералов магматического происхождения. Отложения известняка и графита архейской эры, которые могли образоваться лишь в результате деятельности живых организмов, свидетельствует об их существовании в то время.

В отложениях протерозоя мы уже находим следы ползания червей, отпечатки кишечнополостных, иглы губок, раковины простейших—существ довольно сложных в биологическом отношении. Эволюционный процесс проходит от простых к сложным организмам. В протерозойских отложениях был найден углеобразный материал шунгит. Это свидетельствует о появлении в протерозойской эре растений, из остатков которых образовался уголь. Отложения мрамора позволяют сделать вывод о том, что в протерозое жили животные с известковыми раковинами. С течением времени образовавшиеся из отложений этих раковин известняки превратились в мрамор. В породах протерозоя найдены отложения моря, суши, рек, гор, пустынь и ледников. Следовательно, климат протерозоя был довольно разнообразен. Морские отложения покрыты отложениями вулканов, на которых также залегают морские отложения.

 Палеозойская эра началась 600 млн. лет тому назад. Различают  шесть ее периодов: кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный, пермский. В палеозое прошли два горообразовательных процесса: каледонский (в кембрии — нижнем девоне) и герцинский (в верхнем карбоне—перми), в результате которых неоднократно изменялись очертания материков и морей. Палеозойские отложения представлены главным образом глинами, известняками, доломитом, мергелями, песчаниками, солью и каменным углем.

Мезозойская эра – это  эра средней жизни. Она названа  так потому, что флора и фауна  данной эры являются переходными  между палеозойской и кайнозойской. В мезозойскую эру постепенно формируются современные очертания материков и океанов, современная морская фауна и флора.  Подразделяется мезозойская эра на три периода: триасовый, юрский и меловой. Триасовый период получил свое название от того, что к его отложениям причисляют три разных комплекса пород: нижний – континентальный песчаник, средний – известняковый и верхний – нейпер. Наиболее характерными отложениями триасового периода являются: континентальные песчано-глинистые породы (нередко с линзами угля); морские известняки, глины –сланцы; лагунные ангидриты, соли, гипсы. В среднем триасе усилилась деятельность вулканов. Обмелевают внутриконтинентальиые моря, образуются многочисленные впадины.  Сезонное изменение температур триасового периода начало оказывать заметное влияние на растения и животных. Двустворчатые моллюски, водоросли, морские ежи, морские звезды, губки жили между кораллами. Разрушаемые волнами, они образовывали грубозернистый или мелкозернистый песок, заполнявший все пустоты кораллов. Вымытый волнами из этих пустот, известковый ил откладывали в бухтах и лагунах. В конце триаса в связи с усилением вулканической деятельности часть известняковых отложений покрылась пеплом и лавами. Поднимавшийся из недр Земли пар принес с собой многие соединения, из которых образовались месторождения цветных металлов. С отложениями триасового периода связаны месторождения нефти, природных газов, бурого и каменного угля, железной и медной руд, каменной соли. Длился триасовый период 35 млн. лет.