Общая классификация горных пород

Горные породы (ГП) – это устойчивые ассоциации минералов. Они возникают в условиях разных геологических процессов и образуют самостоятельные геологические тела. Из них также состоит земная кора. Встречаются горные породы повсеместно и в огромных количествах, а сфера их применения невероятно широка. Ведь материалы, полученные при разработке ГП, повсюду. Это и щебень, и песок, и отсев, и гравий, и скала, и дресва, и многие другие.

Минеральный и химический составы – два основных критерия для дальнейшего деления горных пород на виды. При этом разнообразие минералов, слагающих ГП, не так велико (всего их порядка 50). Они бывают однородные или неоднородные, имеющие твердые или рыхлые соединения. Химический же состав гораздо более богат: ГП содержат практически все известные человеку химические элементы.

Теперь, когда мы знаем, что собой представляют горные породы, мы можем приступать к их детальной характеристике.

Итак, по происхождению принято выделять три основные группы ГП:

• Осадочные
• Магматические
• Метаморфические породы.

Ниже представлена таблица, отражающая эти группы.

Классификация горных пород по происхождению

Теперь мы подробно рассмотрим каждую группу, их свойства и разновидности, а также способы использования.

Осадочные горные породы

Горные породы имеют свойство деформироваться. Это происходит под действием различных геологических процессов, вызванных внешними источниками энергии и протекающих на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры.

Это такие процессы как:

• Выветривание
• Эрозия под действием вод
• Солнечное излучение

Эти процессы – неотъемлемая часть формирования рельефа Земли. Они провоцируют разрушение горных пород и перенос их обломков. Кроме того, они изменяют химический состав и минеральную структуру ГП, способствуют отложению и накоплению растворенных солей, продуктов жизнедеятельности и хемогенных (то есть связанных с химическими реакциями) осадков на дне морских бассейнов. В результате этих процессов образуются осадочные породы. Ими покрыто 3/4 поверхности всех материков.

Мы опишем осадочные породы с точки зрения их:

• Вида
• Структуры
• Текстуры

Начнем с первого пункта.

Виды осадочных пород

Классификация осадочных горных пород достаточно трудна, поскольку многие из них образовались в результате целого ряда химических, механических и органических процессов. Соответственно, отнести такие породы к какой-либо отдельной группе невозможно.

Сегодня наиболее распространено разделение осадочных горных пород на:

• Обломочные
• Органогенные
• Хемогенные

Рассмотрим каждую группу.

Обломочные осадочные породы

Обломочные породы представлены обломками различных ГП и минералов. Сюда относятся щебень и гравий плотных ГП, дресва, различные пески и глины, а также целый ряд других пород. Часто в обломочных ГП содержатся остатки живых организмов (например, раковины) и другие следы жизнедеятельности, сохранившиеся с древних времен.

Если говорить о внешнем строении обломочных пород, их можно разделить на две группы:

• Сцементированные
• Несцементированные

Первые содержат связующее вещество (глинистые минералы, карбонаты, оксиды кремния, оксиды железа, а также и другие элементы). Вторые залегают в рыхлом виде.

Сцементированные породы, в свою очередь, делятся на несколько подгрупп. Критерием деления является вяжущее вещество и способ заполнения породы.

Всего выделяют 5 подгрупп:

• Базальный – вяжущее вещество содержится в малом количестве; зерна породы плавают в цементе
• Поровый – вяжущее вещество заполняет поры, соединяя между собой обломки породы
• Пленочный – вяжущее вещество в небольшом количестве обволакивает зерна, оставляя поры
• Контактный – вяжущее вещество в небольшом количестве содержится на местах контакта зерен
• Смешанный – представлен разными типами вяжущего вещества

Стоит отметить, что состав цемента достаточно разнообразен. Обычно это глинистый, известковый, или известково-глинистый цемент, реже – кремнистый, железистый, гипсовый, ангидритовый, баритовый, пиритовый и другие.

В зависимости от окатанности зерен, выделяют обломочные породы:

• Окатанные (валун, галька, гравий)
• Неокатанные (глыба, щебень, дресва)

Продолжая данную классификацию, следует учесть и размер обломков.

Так, несцементированные породы (окатанные и неокатанные соответственно) делятся на:

• Валуны и глыбы (с величиной зерен более 10 см)
• Гальку и щебень (с частицами от 1 до 10 см)
• Гравий и дресву (с размерами зерен от 1 до 10 мм)
• Песок (от 0,1 до 1 мм)
• Алеврит (от 0,01 до 0,1 мм)
• Глину (с величиной частиц менее 0,01 мм)

Сцементированные породы (окатанные и угловатые соответственно), в зависимости от размеров зерен, разделяются следующим образом:

• Валунник (валунный конгломерат) и глыбовая брекчия (размер более 10 см)
• Конгломерат и брекчия (частицы от 1 до 10 см)
• Гравелит и дресвянник (с величиной зерен от 1 до 10 мм)
• Песчаник (от 0,1 до 1 мм)
• Алевролит и алеврит (от 0,01 до 0,1 мм)
• Аргиллит (с величиной частиц менее 0,01 мм)

Что касается использования обломочных ГП, они широко применяются в строительстве. Невозможно перечислить все работы, где они востребованы. Так, их добавляют в различные строительные растворы, из них возводят частные и многоэтажные дома, различные инженерные сооружения, создают облицовочные материалы. Обломочными ГП также часто благоустраивают территорию, декорируют сады и парки, украшают участки.

В завершении описания обломочных ГП мы расскажем, как они классифицируются известным советским ученым, доктором геолого-минералогических наук Л.В. Рухиным. Информацию об этом вы найдете в следующей таблице.

Классификация обломочных пород по Л.В. Рухину (1988 год)

Органогенные осадочные породы

Как мы говорили выше, осадочные породы могут содержать в своем составе остатки живых организмов. Если же породы полностью ими образованы, они называются органогенными.

В данную группу входят:

• Карбонатные породы
  Это породы, которые более чем на 50% сложены солями угольной кислоты. К ним относятся, например, известняки, доломиты, мергели, мел. Эти породы состоят из останков раковин, кораллов, мшанок, моллюсков, водорослей и других организмов. Барьерные рифы – это тоже представители карбонатных пород. Обратите внимание, что даже тот мел, который используют в школах, вузах и других подобных учреждениях, – это не что иное, как кальцитовые остатки морских планктонных водорослей.
• Кремнистые породы
  Они также более чем на 50% состоят из остатков живых организмов, а именно – из спикул кремневых губок (минеральных элементов скелета), радиолярий (одноклеточных планктонных организмов) и скелетов водорослей.
• Фосфатные породы
  Они менее распространены в земной коре. Это ракушечники из фосфатных раковин, скопления костей ископаемых позвоночных, а также гуано – разложившиеся скопления помета морских птиц, содержащие фосфаты. Также гуано называют, во-первых, продукт взаимодействия этих скоплений с подстилающими породами и, во-вторых, экскременты летучих мышей. Этот представитель фосфатных пород содержит много фосфорнокислых солей, мочево- и щавелевокислый аммоний, поэтому применяется в качестве азотного и фосфатного удобрения.
• Угли
  Они состоят из простых химических элементов, сложных органических соединений, а также минеральных примесей. Угли широко распространены в земной коре. Однако их масса, по сравнению карбонатными породами в принципе, невелика.
• Нефть
  В ее состав входит около тысячи веществ.
• Горючие сланцы
  Они близки к нефти по составу и, как и угли, широко распространены. Образовались горючие сланцы на дне морей приблизительно 450 миллионов лет назад в результате одновременного отложения органического и неорганического ила.
• Твердые битумы
  Как и в случае с нефтью, основой для их образования послужил фитопланктон.

Отметим, что основой для образования органогенных пород могут являться различные организмы в разных состояниях.

В соответствии с этим, выделяются несколько типов органогенных осадочных пород:

• Биогермы – это скопление остатков организмов в прижизненном состоянии
• Танатоценозы и тафроценозы – скопление останков организмов, живших в этой местности или же перенесенных сюда по воде
• Планктоногенные породы – возникшие из планктонных организмов

Органогенные породы имеют широкое применение в строительстве. Чаще всего для этого используют известняки.

Их используют, например, для производства:

• Щебня и отсева
• Облицовочных материалов
• Силикатных кирпичей
• Цемента
• Удобрений (на основе извести)

Еще один красивый облицовочный материал – ракушечник. Он пользуется популярностью в декоративных работах, благоустройстве и ландшафтном дизайне. Мел, о которым мы также говорили ранее, наряду с известняком используется для производства извести и цемента. Кроме того, он является одним из основных компонентов в некоторых красках и замазках. Доломит применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона. А еще он, наряду с магнезитом, используется для производства огнеупорных материалов.

Вторая большая область применения органогенных осадочных пород – топливная промышленность. Угли, нефть и горючие сланцы даже объединены по сфере своего использования в такую большую самостоятельную группу как «ископаемое топливо». Последнее является невозобновляемым природным ресурсом, так как накапливалось миллионы лет.

Хемогенные осадочные породы

Они представляют собой продукты химических реакций, в частности – осаждения, или образования твердого осадка из вод. Результатом таких процессов являются различные соли и бокситы.

Хемогенные породы образуются разными способами, например:

• При постепенном концентрировании вод и растворов одновременно с воздействием солнечного испарения
• В результате смешивания растворов нескольких солей с последующим понижением их температуры

Эти породы могут залегать как на поверхности Земли (в морских и континентальных водоемах), так и в ее недрах. Так, если порода образовалась на поверхности, она имеет протяженную пластовую форму. Породы, залегающие в недрах, имеют трещинно-жильное линзовидное строение.

К хемогенным породам относятся все минеральные и калийные соли, кремни, сода, фосфориты, бокситы, хемогенные известняки и целый ряд других образований, которые активно используются в промышленности и строительстве. Например, магнезит используется в производстве огнеупорных материалов, а также в роли вяжущего вещества при производстве магнезиального бетона.

Теперь вы знаете, какие виды осадочных пород существуют.

Отметим также, что бывают ситуации, когда в формировании осадочных горных пород участвуют процессы разного типа, а также материалы разного происхождения. В таком случае образуются смешанные породы: глинистые пески, песчанистые глины, известковистые песчаники, песчанистые известняки и прочие. В силу специфики материалов, многие классификации вообще не объединяют такие материалы в отдельную группу. Но для полноты информации мы укажем и ее среди прочих.

Структуры осадочных пород

Структура осадочных пород характеризует их зернистость.

Визуально можно выделить породы:

• Зернистые
• Однородные

В первом случае можно определить размеры зерен, размер преобладающей фракции, а также форму зерен и их соотношение. Впрочем, человеческий глаз воспринимает величины лишь до 0,1 мм. Соответственно, более тонкие фракции таким методом выделить невозможно. Поэтому принято говорить о преобладающем размере зерен.

По данному признаку выделяются три группы:

• Яснозернистые (зерна у них видны невооруженным глазом)
• Скрытозернистые (они воспринимаются глазом как сплошные и бесструктурные)
• Незернистые (их структуры совершенно неразличимы без специальных приборов)

Другая классификация предлагает более точное разделение – на основе кластической структуры обломочных пород.

Такая структура предполагает следующие разновидности:

• Грубообломочные (зерна размером 2-2,5 мм)
• Среднеобломочные (частицы от 2,5 до 0,05 мм)
• Мелкообломочные (зерна размером менее 0,05 мм)

Форма зерен также является критерием структурного разделения пород.

Согласно ей, различают следующие типы структур:

• Гипидиоморфный
  Зернами являются кристаллы, образовавшиеся из раствора. Последовательность выделения кристаллов здесь выражена степенью идиоморфизма: ранние более идиоморфны, поздние приспосабливаются к промежуткам.
• Гипидиобластовый
  Это вторичный тип, возникающий при метасоматозе или перераспределении вещества в твердой породе. Это промежуточная структура.
• Гранобластовый (при листоватой или волокнистой форме кристаллов – лепидобластовый и фибробластовый)
  В этом случае кристаллы породы неправильны. Они образуются при бластезе (росте кристаллов в твердой породе при раскристаллизации аморфногo вещества или перекристаллизации кремневых, карбонатных, глинистых и других пород). Структура, опять же, вторична. Она свойственна всем метаморфическим породам (гнейсам, сланцам, амфиболитам и другим).
• Механоконформный
  Это следствие механического взаимодействия зерен под давлением вышележащих слоев. Так, более-менее крепкие, но пластичные зерна могут «приспособиться» к более крепким, прилегая к их промежуткам. Прочные же зерна начинают вдавливаться в пластичные.
• Неконформнозернистый
  Основной их признак – несоответствие контуров находящихся рядом зерен, и как следствие – образование пустот (пористость породы). Позже эти пустоты могут заполниться цементом. В отличие от механоконформного типа структуры, здесь зерна не приспособлены друг к другу.

В зависимости от формы и способа образования зерен, принято выделять следующие типы неконформных структур:

• Цельноскелетные биоморфные: раковинные и биогeрмные (коралловые, строматолитовые и другие)
  Такие структуры характерны захоронениям скелетов прикрепляющихся организмов.
• Сфероaгрегатные
  Структурными элементами тут служат сферические тела: мелкие кристаллы и аморфные образования оолитовой, бобовой, конкреционной, желваковой, окатышевой и других форм. В основном это карбонатные, фосфатные, алюминиевые, железные и некоторые прочие породы.
• Обломочные, или кластические
  Породы, имеющие такую структуру, состоят из обломков кристаллов, стекла, органических остатков. Контуры их зерен ясно указывают на то, что это – обломки (видна, например, поверхность дробления). Такой структурой обладают все обломочные породы, а также многие глинистые, фосфоритовые, карбонатные, и другие породы. Порядка 60% всех осадочных пород имеют обломочную структуру.

Текстуры осадочных пород

Основной критерий выделения текстур осадочных пород – их слоистость (накопление осадка во время изменения материала в направлении, параллельном или перпендикулярном поверхности напластования).

Слой (пласт) – это плоское геологическое тело, сложенное относительно однородной породой. Оно ограничено поверхностями напластования, расположенными сверху и снизу. Соответственно, слоистость характеризует перемещение в рамках поверхности наслоения.

Выделяются следующие типы слоистости:

• Градационная
  Она образуется в условиях достаточной глубины залегания породы под водой. Формирование текстуры происходит при массовой подаче разнозернистого осадочного материала в верхние слои воды. При осаживании этого материала более крупные и тяжелые частицы оказываются на дне первыми; они формируют базальный слой градационной серии пород. Более мелкие частицы оседают выше.
• Прослоевая
  Она возникает в прослоях воды, отличных от основной водной массы. К таким прослоям относятся глинистые примазки или микрослоечки алеврита и песка в глине, а также микрослоечки планктонных форм.
• Переслаивательная
  Она возникает при определенной толщине прослоя; происходит переход от текстуры породы к текстуре толщи. Меняется окраска слоев. Так, например, темно-серые глины в породе могут чередоваться со светлыми песками.

Теперь вы знаете об осадочных породах все. В следующем разделе мы коротко опишем некоторые конкретные осадочные ГП.

Наиболее распространенные осадочные горные породы

В этом разделе вы узнаете характеристики самых популярных и часто встречающихся осадочных горных пород.

Мы расскажем про:

• Гравий
• Гравелиты
• Валуны и глыбы
• Галечник
• Брекчии
• Пески и песчаники
• Алевриты и алевролиты
• Суглинки
• Глинистые породы
• Глины
• Лессы
• Мергели
• Известняки
• Мел
• Доломиты
• Опоки

Разумеется, только этим списком осадочные горные породы не ограничиваются.

Гравий

Этот материал представляет собой скопление зерен разных цветов, структур, текстур и даже горных пород, что обусловлено его происхождением. Частицы гравия никак не скреплены между собой (несцементированный вид), в основном имеют округлую форму. Поэтому материал относится к окатанным разновидностям осадочных ГП.

Размер зерен гравия может быть различным: от 5 мм до 4-5 см. Это достаточно большой диапазон. Поэтому материал часто просеивают на строительных ситах на фракции перед продажей.

Используют гравий очень широко – начиная от приготовления бетонной смеси и заканчивая декорированием аквариума. Подробно обо всех сферах вы можете прочитать на странице Применение гравия.

Гравелиты

Это осадочные породы в виде сцементированного гравия. Они слагаются обломками различных пород или минералов. Размер частиц гравелита в среднем составляет 1-10 мм. В качестве естественного цемента тут выступают карбонатный, карбонатно-глинистый или песчано-глинистый материалы.

Валуны и глыбы

Валунами называют крупные обломки ГП округлой формы. Свою окатанность они получили в результате различных процессов: выветривания, переноса ледниками или водными потоками. Используют валуны в первую очередь для получения различных стройматериалов. Для этого их дробят на более мелкие зерна. Кроме того, валуны востребованы в ландшафтном дизайне.

Неокатанный обломок горной породы диаметром более 1 м называют глыбой. По большей части, его отличие от валуна – лишь в его угловатости.

Галечник

По сути, галечник – это просто куча зерен округлой формы (галек). Материал широко распространен и часто слагает мощные толщи. Образуются галечники в прибрежно-морских и аллювиальных условиях, в предгорьях в периоды наиболее интенсивного поднятия горных сооружений, а также в момент поднятия суши и обновления эрозионных процессов.

Брекчии

Это сцементированные камни угловатой формы. Они образуются поблизости от источника осадочного материала в результате проявления различных геологических процессов.

В связи с этим среди брекчий выделяют несколько генетических типов:

• Осадочные брекчии (они сформировались в результате осаждения остроугольных обломков различного состава в водной среде)
• Брекчии оползней (они содержат обломки различной величины, имеющие одинаковый состав с цементом)
• Брекчии селевых потоков (они характеризуются разнообразием величины обломков, крупнейшие из которых имеют следы округления)
• Ледниковые брекчии (они содержат несортированный песчано-глинистый материал, обломки пород, разнообразные по петрографическому составу, штриховку на гранях глыб)
• Брекчии выветривания (они состоят из обломков материнских пород, заключенных в глинистом или песчаном цементе)

Пески и песчаники

Песчаные породы (псаммиты) образованы зернами размером 0,1-1,0 мм. В основном это пески (несцементированные скопления обломков) и песчаники (сцементированные обломки той же величины).

В зависимости от размера обломков выделяются псаммиты:

• Крупнозернистые (с размером зерен от 0,5 до 1 мм)
• Среднезернистые (с зернами от 0,25 до 0,5 мм)
• Мелкозернистые (от 0,1 до 0,25 мм)

В песчаных породах количественно преобладает кварц. Помимо него, в псаммитах высоко содержание полевых шпатов, слюды, халцедона, глауконита и глинистых минералов.

Что касается сцементированных песчаников, у них в качестве цемента выступают глинистый материал и кальцит, реже – доломит, опал, оксиды железа.

Алевриты и алевролиты

Алевритами называют рыхлые пылеватые породы с размером зерен 0,1-0,01 мм. В сцементированном виде они называются алевролитами. Последние имеют неравномерных цвет, тонкослоистую текстуру с горизонтальной или косой слоистостью, шероховатость на изломе.

Минеральный состав обломочной части относительно схож с песчаными породами, но устойчивых минералов (кварца, мусковита, халцедона) в ней больше. Алевритам характерно содержание частиц глинистых минералов, а также хлорита. В качестве цемента в алевролитах выступает кремнисто-глинистая или хлорит-глинистая масса, карбонаты или гидрооксиды железа. От цементирующего материала зависит цвет алевролитов.

Суглинки

Суглинки относятся к связным дисперсным рыхлым породам. По сути, это алевритовый материал с глиной. Даже его название – суглинок – переводится как «близкий к глине».

Содержание частиц в материале следующее:

• Менее 0,01 мм – 30-40%
• Глинистых частиц –10-30%

Кроме того, в нем содержится большое количество песчаных и пылеватых фракций.

Суглинки образуются в процессе дробления и осаждения горных пород с высоким содержанием кварца. Часто они скапливаются у подножия склонов, в поймах рек и ручьев. Применяют их в цементном производстве, при производстве строительного кирпича, черепицы и керамической плитки, для создания глинистых растворов, а также почвосмесей, в качестве изоляционного слоя при прокладке дорог в заболоченной местности, для обратной засыпки фундаментов, котлованов и траншей, выравнивания участков.

Глинистые породы

Глинистым называют связный минеральный материал, который обладает большой пластичностью и высокой пористостью. В нем содержится не менее 3% глинистых частиц пластинчатой либо чешуйчатой формы размером до 0,1 мм.

Глинистые породы состоят по большей части из мельчайших частиц различных глинистых минералов. В меньшей степени в них содержатся зерна хлоритов, оксидов, гидроксидов алюминия и других продуктов химического разложения горных пород.

Глинистые породы есть результат химического процесса накопления глинистых минералов. При этом одновременно происходит перенос мельчайших частиц.

Глины

Глины – это легко размокающие породы. В сухом состоянии они представляют собой либо землистый рыхлый материал, либо плотные скопления с землистым или раковистым изломом и микропористой текстурой.

Цвет у глин разнообразный, зависит от минералов и примесей. Так, например, каолинитовые глины (каолины) имеют белый или светло-серый оттенок, монтмориллонитовые (бентониты) – светло-серый цвет с желтым или зеленым оттенком, гидрослюдистые – спектр оттенков от белого до зеленого.

Одна из разновидностей глин – аргиллиты (сцементированная глина). Они были подвержены уплотнению в процессе диагенеза. На изломе порода землистая или раковистая, оттенок у нее чаще всего серый или темно-серый. В воде аргиллиты не размокают. Их минеральный состав включает в себя гидрослюдистые породы, также возможны примеси кварца, полевых шпатов, слюд и другие.

Лесс

Лесс является типичным представителем алевритов (рыхлых пылеватых пород). Он представляет собой однородную породу с содержанием пылеватых фракций (0,01-0,05 мм) 30-55% и глинистых фракций в размере 5-37%. Также он состоит из кварца и полевых шпатов.

Цвет у лессов светлый, палево-желтый. Они обладают высокой пористостью (до 40-55%) и низкой пластичностью, легко растираются в тонкий мучнистый порошок. В больших массах лесс характеризуется способностью сохранять отвесные стены. В сухом состоянии он прочен и выдерживает большие нагрузки (тяжелые сооружения). При намокании лесса связи между его обломками теряются, он уплотняется, образуя на поверхности трещины и просадки.

Мергели

Мергель – это природная смесь карбоната (кальцита или доломита) с глинистым веществом. Ее состав разнообразен. Мергель также может содержать примеси кварца. Образуется она в морских бассейнах, лагунах, озерах. Порода широко распространена в природе в виде пластов различной мощности. Месторождения разрабатываются открытым способом.

Мергелем принято считать тонкозернистую породу с содержанием карбонатного вещества 40-75% и глинистого вещества 25-60%.

При перевесе одной из этих составляющих выделяют:

• Мергель глинистый
• Мергель известковый (или карбонатный)

Цвет у данной ГП обычно светлый, оттенки зависят от примесей. Применяют ее обычно в цементной промышленности.

Известняки

Известняк – карбонатная мономинеральная осадочная горная порода со слоистой структурой, имеющая органическое или химическое происхождение и состоящая из кальцита. Этот минерал имеет свойство растворяться в воде и выделять углекислый газ.

Известняк чаще всего бывает светлого, белого, светло-желтого, светло-серого цветов без блеска (интенсивность окраски и оттенки зависят от наличия органического вещества).

Мел

Мел – специфическая карбонатная порода, состоящая из кальцита и имеющая пелитоморфную структуру. Чаще всего мел имеет белый цвет, иногда присутствует сероватый или бурый оттенок.

Эта порода обладает низкой прочностью и высокой пористостью (40-50%), хорошо обрабатывается острыми предметами, пачкает руки. Она также вступает в интенсивную реакцию с соляной кислотой. Основную часть мела составляют органические остатки (остатки раковин, водорослей).

Доломиты

Доломиты внешне сходны с известняками. Но, в отличие от последних, они более чем на 50% образованы минералом доломитом. Кроме того, в отличие от известняков, они менее интенсивно реагируют с соляной кислотой.

Цвет доломитов варьируется от светлого до серого, допускается кремовый и зеленовато-серый оттенки. Структура может быть мелко- и тонкозернистая. Текстура массивная, слабо выраженная слоистая.

Доломиты могут включать в свой состав гипс и ангидрит, окислы железа, стяжения кремня и халцедона.

Химический состав доломита:

• СаО = 25,5%-32,4%
• Мg0 = 14%-21,9%
• SiO2 = 0,5%-15%
• А12О3 = 0,4%-2,0%
• Прочие элементы = 34,0%-47,7%

По физико-механическим характеристикам доломиты близки к известнякам. Их объемная масса составляет 2,18-2,62 г/см3, а прочность на сжатие равна 570-1190 кгс/см2. Используют их в строительстве и металлургии.

Опоки

Опока представляет собой тонкопористую кремнистую породу, состоящую из мельчайших глобулярных частиц опала. Она сложена аморфным кремнеземом (опалом) с примесью глинистого и обломочного материала. Опока обладает достаточно большой твердостью и объемной массой (>1 г/см3).

Принято выделять три группы материала:

• Опоки нормальные
  Они имеют серый и темно-серый оттенок, землистый и полураковистый излом средней плотности, содержат 35-65% аморфной кремнекислоты и 40-80% глинистых частиц.
• Опоки окремнелые
  Они имеют серую и темно-серую окраску с раковистым изломом. Содержат 60-75% аморфной кремнекислоты и 20-30% глины.
• Опоки глинистые (или трепеловидные)
  Их окраска светлая, иногда желтоватого оттенка. По плотности встречаются как мягкие, так и плотные опоки. Они содержат 30-50% аморфной кремнекислоты, а также 50-70% глинистых частиц, а также:
  – SiO2 = 94%-95%
  – А12О3 = 1,2%-10,9%
  – Ре2О3 = 0,5%-9,3%
  – К2О + Na2О = 0,3%-2,9%
  – СаО + МgО = 0,7%-6,3%

Опоки используются как гидравлическая добавка при изготовлении цемента, а также как стеновой камень.

Далее мы переходим к описанию следующей группы ГП.

Магматические горные породы

В недрах Земли содержится раскаленный жидкий расплав – магма. Это вещество состоит из большинства химических элементов таблицы Менделеева. Изливаясь на поверхность, магма подвергается кристаллизации. При этом она застывает, образуя твердый однородный материал – магматические горные породы. Это очень разнообразная группа, и сегодня известно более тысячи разновидностей таких пород. Однако сильная неоднородность концентрации магматических пород приводит к тому, что одни виды образуют крупные участки земной коры, а другие распространены незначительно.

Дальше мы рассмотрим магматические породы с точки зрения их:

• Вида
• Структуры
• Текстуры

А в конце раздела вы найдете описание некоторых конкретных представителей этой группы.

Виды магматических пород

Кристаллизация магмы может происходить как на поверхности, так и в глубине Земли.

В соответствии с этим, различают два основных вида магматических горных пород:

• Вулканические (эффузивные, образовавшиеся на поверхности)
• Плутонические (интрузивные, образовавшиеся в недрах Земли)

Первые образуются в условиях быстрого остывания магмы, поступающей к поверхности через подводящие каналы. Извержения вулканов – это наиболее типичный способ образования вулканических пород. Застывшие кристаллы изверженной магмы обладают мелким размером. В отличие от них, интрузивные породы образуются в течение долгого времени и в условиях сильного давления. Соответственно, и величина кристаллов у них будет больше.

Некоторые классификации допускают еще один вид – гипабиссальные породы. По сути, это нечто среднее между вулканическими и плутоническими породами. В данном случае кристаллизация магмы происходит на небольших глубинах. Поэтому образовавшиеся породы нельзя отнести ни к эффузивным, ни к интрузивным.

Более глубокая классификация магматических пород предполагает разделение по химическому и минеральному составам и насчитывает несколько десятков подгрупп. В рамках нашей статьи мы их рассматривать не будет. Отметим лишь, что классификация по химическому составу основана на содержании в них оксидов, а именно – преобладании кремнезема. Важно, что в природе нет магматических пород с содержанием кремнезема менее 24% и более 85%.

В зависимости от количества оксида кремния, магматические ГП бывают:

• Кислыми – содержание SiO2 в них превышает 65% (это название пошло от слова «кремнекислота», которым прежде называли SiO2)
• Средними – при содержании кремнезема 65-52%
• Основными – при содержании кремнезема 52-45% (название «основные породы» происходит от слова «основание» – группы химических элементов Са, Мg, Fе и других)
• Ультраосновными – при содержании менее 45% кремнезема

Наиболее распространены кислые интрузивные породы (граниты), а также основные эффузивные породы (базальты). Наименее распространены породы среднего состава. Кроме того, некоторые классификации допускают две дополнительные группы: по содержанию прочих оксидов в магматических породах они делятся на известково-щелочные (породы нормального ряда) и щелочные.

Структуры магматических пород

Как мы уже писали выше, степень кристаллизации магмы зависит от степени ее охлаждения.

На этом принципе основано выделение трех основных типов структуры магматических пород:

• Полнокристаллической
  Она на возникает при оптимальных условиях кристаллизации магмы.
• Стекловатая
  Она возникает при наихудших условиях кристаллизации. При этом такая структура практически полностью лишена кристаллов.
• Неполнокристаллическая
  Она возникает в промежуточных условиях.

Кроме того, от условий кристаллизации магм зависит величина зернен в полнокристаллических породах. Для получения наиболее крупных и относительно равномерных кристаллов необходимо медленное застывание магмы. Если это условие соблюдено, в результате получается равномернозернистая структура, которая по величине кристаллов разделяется на следующие типы:

• Гигантокристаллический (величина кристалла более 2 см)
• Крупнокристаллический (величина кристалла более 5 мм)
• Среднекристаллический (величина кристалла 1-5 мм)
• Мелко- и тонкокристаллический (кристаллы еще достаточно велики, чтобы разглядеть их невооруженным глазом)
• Микрокристаллический (кристаллы видны только через увеличительное стекло)
• Скрытокристаллический (отдельные зерна породы неразличимы даже под микроскопом)

При этом не стоит забывать, что магма не всегда застывает равномерно. Одни ее слои кристаллизируются при более благоприятных условиях, другие попадают в наихудшие условия для кристаллизации. Соответственно, и зерна минералов получаются разными. В таких случаях образуется так называемая порфировая структура. В ней встречаются минералы породы совершенно разной величины.

Наиболее крупные кристаллы называются порфирами, а мелкая, стекловатая и неполнокристаллическая часть – основной массой (она цементирует порфиры). Кроме порфировой структуры выделяется также порфировидная. Основная масса при этом полнокристаллическая и имеет легко различимое зерно.

Неполнокристаллическая порода без четко выраженных порфиров называется афировой.

Таковы основные типы структур магматических пород. Не менее важной характеристикой является текстура, речь о которой пойдет далее.

Текстуры магматических пород

В процессе кристаллизации магма обретает текстуру.

Она может быть:

• Однородной (массивной)
• Такситовой (неоднородной или пятнистой)
• Шаровой

Кроме того, при кристаллизации магмы в условиях постоянного движения выделяются следующие типы текстур:

• Линейная (призматические или столбчатые минералы породы расположены линейно)
• Полосчатая (это породы, сложенные чередующимися слоями разного состава или разной структуры)
• Гнейсовидная (субпараллельное расположение преимущественно мафических минералов)
• Трахитоидная (субпараллельное расположение таблитчатых или уплощенно-призматических кристаллов полевых шпатов)
• Флюидальная (потокообразное расположение зерен, микролитов, кристаллитов)
• Пузыристая (при наличии в породе полостей, в которых раньше находился газ)

Теперь вы знаете, что представляют собой магматические породы. Пришло время рассмотреть конкретные их виды.

Наиболее распространенные магматические горные породы

В этом разделе мы будем классифицировать конкретные виды магматических ГП в зависимости от содержания в них кремнезема.

Напомним, что в этом случае выделяют породы:

• Ультраосновные
• Основного состава
• Среднего состава
• Кислого состава

В виде таблицы информация об этих породах выглядит так:

О каждой конкретной породе из таблицы вы найдете информацию дальше.

Кроме того, в завершении этого раздела мы несколько слов скажем о таких группах пород как:

• Вулканические породы непостоянного химического состава
• Вулканогенные обломочные породы

Ультраосновные магматические породы

Их также называют ультра- или гипербазитами. Содержание кремнезема в них варьируется в пределах 30-45%. Породообразующими минералами отряда являются оливин, клинопироксен (диопсид, геденбергит), ортопироксен (энстатит, бронзит, гиперстен), хромшпинелид, роговая обманка, мелилит, нефелин, лейцит, титаномагнетит.

Ультраосновные породы являются наименее распространенным отрядом магматических пород в земной коре. В то же время в мантии они выступают основным и важнейшим субстратом.

Характерными представителями группы являются:

• Дуниты
• Оливиниты
• Перидотиты
• Пикриты

Рассмотрим их очень коротко.

Дуниты

Дуниты – это породы, на 90% составленные магнезиальным оливином, который частично замещен минералами из группы серпентина (пироксенами, хромитом и титаномагнетитом). Цвет у них темный, включающий зеленоватые оттенки, со смоляным блеском на изломе. Подвергаясь выветриванию, дуниты покрываются коричнево-бурой корочкой.

Структура этой породы может быть полнокристаллическая, мелко– и среднезернистая, равномернозернистая.

Оливиниты

Эта магматическая плутоническая горная порода на более чем 90% состоит из оливина с примесью магнетита. Этим, кстати, оливинит отличается от дунита, в котором вместо магнетита присутствует хромит. В незначительном количестве в оливините могут присутствовать примеси пироксенов (клинопироксен, ортопироксен), плагиоклаз и других.

Цвет у этой породы оливковый, темно-серый, иногда желтый, серо-зеленый или коричневый.

Перидотиты

Это общее название семейства ультраосновных плутонических горных пород нормально-щелочного ряда, в составе которых преобладают оливин и пироксен. Они слагают большую часть верхней мантии Земли. Цвет у перидотитов варьируется от темно-серого до черного. При выветривании они окрашиваются в бурый.

Структура перидотитов полнокристаллическая, от мелко- до крупнозернистой, равномернозернистая, иногда порфировая. Текстура у них плотная, массивная. В составе этой ГП 40-90% магнезиального оливина и 10-60% пироксена. Иногда последние замещаются роговой обманкой.

Пикриты

Это магматическая вулканическая горная порода ультраосновного состава и нормального ряда щелочности. Она образует потоки лав, горизонты и толщи вулканических брекчий, туфов. На территории России пикриты встречаются на Дальнем Востоке, Камчатке, Кавказе, Урале, Кольском полуострове.

Цвет породы обычно варьируется от темно-зеленого до черного, со светло-зелеными или бурыми вкрапленниками оливина. Текстура у нее массивная, миндалекаменная, структура тонкозернистая, порфировая. Минеральный состав основной массы: оливин, клинопироксен, роговая обманка, до 10% биотита, кальцита и рудных минералов. Во вкрапленниках: оливин, клинопироксен, роговая обманка, флогопит, акцессорные магнетит, ильменит и апатит.

Магматические породы основного состава

Их еще называют базитами. Содержание оксида кремния в них варьируется от 45 до 52%. Породообразующими минералами отряда являются пироксены, амфиболы, основные плагиоклазы, реже оливин, биотит. Также типичны апатит, титанит, гранат, магнетит, хромит, пирит, халькопирит.

Характерными представителями основных пород являются:

• Габбро
• Горнблендиты
• Пироксениты
• Базальты

Скажем о них несколько слов.

Габбро

Главные минералы этой породы – светлые плагиоклазы (35%) и темные пироксены (65%). Второстепенные минералы – оливин, роговая обманка, биотит, магнетит, титаномагнетит. Если в породе содержится более 5% второстепенных минералов, это указывается в названии породы (например, габбро оливиновое).

Цвет породы обычно черный, серый, зеленоватый. Структура у нее полнокристаллическая, средне- и крупнозернистая, обычно равномернозернистая. Текстура плотная массивная или пятнистая (при неравномерном распределении цветных минералов).

Габбровые породы обладают высокими физико-механическими параметрами. Обычно у них высокая прочность, морозостойкость и истираемость. Кроме того, они устойчивы к неблагоприятным климатическим условиям.

Химический состав этой ГП:

• SiO2 = 45-55%
• Al2О3 = 9-21%
• Re2О3 = 0,40-10,7%
• FeO = 0,4-15,6%
• MgO = 0,9-16,6%
• СаО = 5,9-17,2%
• Na2O = 0,55-3,2%
• К2О = 0,12-1,3%
• TiO2 = 0,11-4,16%

Благодаря своим декоративным качествам, габбро используется как облицовочный камень. Если же внешний вид у породы невзрачный (как, например, на Урале), его широко применяют в строительстве и дорожных работах. Для этого ГП дробят на щебень.

Горнблендиты

Горнблендиты – интрузивная порода нормального ряда щелочности. Текстура у нее массивная, структура полнокристаллическая, гигантозернистая. Состоят горнблендиты из черных удлиненных кристаллов роговой обманки. Цвет у породы черный или темно-зеленый.

Горнблендиты встречаются достаточно редко. Одной из особенностей этой породы является ее низкая эманирующая способность (то есть выделение радиоактивного газа радона).

Пироксениты

Пироксениты – полнокристаллические, часто крупно- и гигантозернистые породы, в которых явно видны призматические кристаллы пироксена, обладающие совершенной спайностью и стеклянным блеском. Текстура у них массивная.

В зависимости от состава, пироксениты могут иметь зеленовато-черный цвет, серый с желтым и зеленым оттенком. Главные их породообразующие минералы – пироксены (60% породы), в состав которых иногда входит оливин (до 40%), а также плагиоклаз. Если пироксениты содержат более 10% оливина, то к их названиям добавляют «оливиновый».

Базальты

Базальты – излившийся аналог габбро темно-серого, серого, черного или зеленовато-черного цвета. Структура у этой породы стекловатая, скрытокристаллическая или порфировая. В породах порфировой структуры невооруженным глазом можно заметить мелкие вкрапления, составляющие не более 25% породы. Кроме того, допускается содержание в породе зерен оливина зеленовато-желтого оттенка, а также светлого плагиоклаза и крупных (до нескольких сантиметров) черных кристаллов пироксена.

Можно выделить следующие типы структуры базальтов:

• Мелкокристаллический (не содержит вулканического стекла или же содержит небольшое его количество)
• Среднекристаллический (содержание стекла не более 10%)
• Крупнокристаллический (стекло в составе отсутствует)
• Неравномерно-зернистый (содержание стекла в породе колеблется от 10% и может достигать 50%)

Текстура у базальтов плотная, массивная, пористая или миндалекаменная. Миндалины заполняются кварцем, халцедоном, кальцитом, хлоритом, а также другими вторичными минералами.

Химический состав базальта:

• SiO2 = 49-54%
• TiO = 0,7-1,82%
• А12О3 = 17-21,93%
• Fe2О3 = 4,4-12,3%
• МgО = 4,4-6,6%
• СаО = 6,5-10,5%
• R2О = 3,8-6,0%
• SО3 ≤ 0,7%
• Другие элементы = 0,2-0,8%.

Благодаря хорошим физико-механическим параметрам, базальты используются в строительстве как облицовочный, стеновой и бортовой камень. Этот материал также добавляют в бетон в роли крупного заполнителя. Кроме того, базальты применяются в каменном литье и для изготовления минеральной ваты, кислотоупорных изделий.

Магматические породы среднего состава

Среднекремнекислые магматические ГП содержат в своем составе 52-63% кремнезема. Породообразующими минералами отряда являются калиевые полевые шпаты, средние плагиоклазы и роговая обманка.

Характерными представителями группы являются:

• Диориты
• Андезиты
• Сиениты
• Нефелиновые сиениты
• Трахиты

Посмотрим, чем они отличаются друг от друга.

Диориты

Это магматическая плутоническая горная порода среднего состава и нормального ряда щелочности. Цвет у нее серый, темно-серый или зеленовато-серый, структура полнокристаллическая, мелко-, средне- или крупнозернистая. Текстура у диоритов плотная, массивная.

Светлый плагиоклаз является породообразующим минералом в диоритах. Его содержание в породе достигает 60-80%. Он же определяет и ее окраску.

Кроме плагиоклаза диориты содержат различные минералы:

• Удлиненные кристаллы роговой обманки – от 0 до 40%
• Короткостолбчатые кристаллы пироксенов – от 5 до 20%
• Биотит – от 0 до 30%
• Кварц – менее 5%, не виден невооруженным глазом (если его концентрация достигает 5-15%, то диорит называется кварцевым)

Химический состав диоритов:

• SiO2 = 52-66%
• А12О3 = 15,10-19,8%
• Fe2О3 = 0,74-10,60%
• FeО = 1,8-14,5%
• МgО = 1,2-3,8%
• СаО = 2,8-7,4%
• Na2О = 2,9-4,02%
• К2О = 0,51-3,72%
• Н2О = 0,16-3,5%
• TiO2 = 0,54-1,39%

Диориты обладают отличными техническими характеристиками, поэтому в основном используются как строительный и облицовочный камень. Порода почти не поддается полировке, поэтому имеет рельефную фактуру. Благодаря своим износостойким качествам, диориты используют для изготовления различных поверхностей (ступеней, полов).

Андезиты

Андезиты – излившийся аналог диоритов буровато-зеленого, серого или темно-серого цвета с порфировой структурой. Текстура у породы плотная массивная или пористая. Основная масса скрытокристаллическая или мелкозернистая, на ней заметны крупные вкрапления плагиоклазов, а также роговой обманки и пироксенов. Реже встречается биотит.

Свое название андезиты получили в честь горной системы Анды в Южной Америке. Однако их месторождения встречаются по всему миру (в Армении, Грузии, Крыму, Средней Азии, Приморье, на Курильских островах, Камчатке, Кавказе и других территориях).

Сиениты

Это магматическая плутоническая горная порода среднего состава и умеренно-щелочного ряда щелочности. Текстура у нее плотная массивная, структура полнокристаллическая, равномернокристаллическая, иногда порфировидная, мелко- и среднезернистая. В состав сиенитов обычно входят калиевый полевой шпат, плагиоклаз. Также порода может иметь примеси цветных минералов: роговой обманки, биотита, пироксена, изредка оливина. Кроме того, она практически не содержит кварца (менее 5%).

Сиениты – светлоокрашенные породы, сероватые и розоватые, в зависимости от цвета калиевого полевого шпата и содержания темноцветных минералов. В основном их дробят на щебень и используют в строительных работах.

Нефелиновые сиениты

Это интрузивные щелочные полнокристаллические породы. Их цвет меняется от светло-серого, розоватого до темно-серого с зеленым оттенком. Структура у них крупнозернистая, реже гигантозернистая.

Текстура нефелиновых сиенитов обычно плотная массивная, в некоторых породах таблитчатые кристаллы полевого шпата имеют плоскостную ориентировку.

Породообразующими веществами являются:

• Минералы светлых щелочных калиево-натриевых полевых шпатов – 20-60%
• Серовато-зеленый или красновато-бурый нефелин – 20-45%
• Кислый плагиоклаз – 5-20%
• Щелочной полевой шпат, нефелин – 50-90%
• Цветные минералы (щелочные пироксены, амфиболы, иногда биотит) – 5-40%

Трахиты

Это излившийся аналог сиенитов. Цвет у них светло-белый, серый, желтоватый, розоватый или красный. Что касается структуры, то она ясно выраженная порфировая, реже скрытокристаллическая или мелкозернистая. Текстура мелкопористая. В порах различимы кристаллы вторичных минералов.

Трахиты обладают шероховатой поверхностью на изломе, что вызвано обилием мельчайших кристаллов полевого шпата в породе.

Минералогический состав трахитов аналогичен сиенитам. Крупные вкрапления – зерна калиево-натриевых полевых шпатов, более мелкие – плагиоклазы. Вкрапления темноцветных минералов (роговой обманки, биотитов, пироксенов) очень редки.

Магматические породы кислого состава

Их также называют кремнекислыми. Содержание кремнезема в них варьируется от 63 до 78%. Породообразующими минералами отряда являются кварц, калиевые полевые шпаты, кислые плагиоклазы, биотит, реже мусковит, роговая обманка и авгит.

Характерные представители отряда:

• Граниты
• Риолиты
• Дациты

Кратко рассмотрим их.

Граниты

Они очень широко распространены в континентальной земной коре. Порода обычно светло-серая, розовато-серая или розовая. Структура у нее полнокристаллическая от мелко- до крупнозернистой, равномерно- или неравномернозернистая, иногда порфировая. Текстура плотная массивная.

Состав гранитов часто следующий:

• Калиево-натриевый полевой шпат (ортоклаз или микроклин) – 20-35%
• Кислый плагиоклаз – 25-35%,
• Кварц – 25-40%,
• Темноцветные минералы (биотит, мусковит, роговая обманка) – 3-10%

Породообразующие минералы гранита можно определить визуально. Так, полевые шпаты имеют характерный стеклянный блеск на плоскостях спайности. Кроме того, они имеют розовую, серую и белую окраску. Кварц в граните имеет вид бесцветных, дымчато-серых или черных зерен неправильной формы. Этот минерал также обладает жирным блеском и раковистым изломом. Слюды имеют чешуйчато-листоватые кристаллы, обладающие ярким серебристым, темно-бурым или черным блеском.

Химический состав гранита:

• SiO2 = 66-76%
• А12О3 = 11,2-16,1%
• Fe2О3 = 0,5-5,25%
• FeО = 0,6-8,1%
• СаО = 0,4-5,9%
• МgО = 4,5%
• Na2О = 2,7-5,6%
• К2О = 0,9-6,6%
• TiO2 = 0,58%

Граниты – высококачественные породы с отличными техническими характеристиками. Их дробят на щебень – один из наиболее востребованных строительных материалов. Он обладает высокой прочностью, морозостойкостью, низким водопоглощением, устойчивостью к истираниям.

Несмотря на то, что при выветривании некоторые свойства гранита ухудшаются (увеличивается пористость, водопоглощение), в целом порода остается достаточно прочной.

Также стоит отметить, что у гранитной породы часто бывают высокие показатели по радиоактивности. Стоит учитывать это во время строительства и при покупке гранитного щебня.

Риолиты

Это излившийся аналог гранитов. Цвет у него белый или светло-серый, допустим желтоватый или розоватый оттенок. Структура у риолитов порфировая, среди основной массы различимы мелкие вкрапления полевых шпатов или кварца. Темные минералы являются второстепенными. Часто в виде черных блестящих листочков встречается биотит. Более редки игольчатые кристаллы бурой или черной роговой обманки. Текстура у породы плотная массивная, пористая, часто флюидальная.

Минеральный состав риолитов аналогичен гранитному.

Применяются эту породу в качестве строительного камня. Декоративные разновидности используются как поделочный и облицовочный камень. При нагревании некоторые риолиты имеют свойство вспучиваться. Так получают материалы для производства легких бетонов (например, вспученный перлит).

Дациты

Это магматическая вулканическая горная порода кислого состава, нормального ряда щелочности. По своему составу она занимает промежуточное положение между андезитом и риолитом. Аналогично андезиту, дацит состоит в основном из плагиоклазовых полевых шпатов с биотитом, амфиболом и пироксеном. Имеет текстуру от скрытозернистой до порфиритовой с вкраплениями кварца.

Расцветка пород различных оттенков, после шлифовки многие амфиболовые и биотитовые дациты имеют серый или бледно-коричневый цвет с белыми вкраплениями полевого шпата и чёрными кристаллами биотита и амфибола.

Дациты распространены в Румынии, Альмерии (Испания), Аргайле и других частях Шотландии, в Новой Зеландии, Андах, на Мартинике, в Неваде и других районах западной Северной Америки, в Греции и других местах. Часто ассоциируются с андезитами и трахитами.

Вулканические породы непостоянного химического состава

Они представляют собой стекловатые породы, называемые вулканическими стеклами. Они образуются при очень быстром застывании излившейся на поверхность лавы.

Известны вулканические стекла основного и среднего состава, но чаще всего встречаются вулканические стекла, соответствующие по составу кислым лавам (риолитам).

Типичные представители этой группы:

• Обсидианы
• Пемзы

Скажем о них несколько слов.

Обсидианы

Это плотная однородная порода. Цвет у нее может быть различный, преимущественно черный, иногда полосчатой и пятнистой окраски, обусловленной струями стекла разного цвета. При наличии тонкой примеси гематита имеет красновато-коричневый оттенок.

Структура породы стекловатая, со стеклянным блеском и хорошо выраженным раковистым изломом. Текстура флюидальная.

Содержание воды в обсидианах не превышает 1%. При большем количестве воды (до 5-10%) порода переходит в перлиты, которые отличаются более светлой серой окраской и перламутровым или жирным смоляным блеском. При нагревании до 1000-1200°С риолитовые перлиты вспучиваются, многократно увеличивая объем вследствие выделения вод.

Пемзы

Это чрезвычайно пористые, шершавые на ощупь породы. Цвет у них белый, серый, желтый, светло-коричневый, иногда черный.

По внешнему облику пемзы представляют собой вспенившуюся, крупнопузырчатую или длинноволокнистую массу. Состоят они из вулканического стекла. Эти породы очень легкие, удельный вес меньше единицы.

Образуются пемзы при быстром затвердевании бурно вскипающей, обогащенной флюидами лавы различного – чаще кислого – состава. Применяются они в качестве заполнителя легких бетонов, тепло-, звукоизоляционного и шлифовального материала.

Вулканогенные обломочные (пирокластические) породы

В ходе извержения большинства континентальных вулканов – помимо излияния лав – в атмосферу выбрасывается огромное количество обломков. Взрывные газовые выбросы захватывают, разбрызгивают и распыляют жидкую лаву, разрушают материал вулканических построек. Раскаленные сгустки твердеющей лавы различной величины и формы остывают во время полета и вместе с обломками пород падают на землю, образуя огромные массы рыхлых твердых продуктов извержения. Этот пирокластический материал называют тефрами.

Обычно значительная часть рыхлого пирокластического материала размывается и уничтожается поверхностными водами. Сохранившаяся часть со временем уплотняется, гидрохимически цементируется и превращается в крепкие породы – вулканические туфы. Они сложены из отдельных обломков вулканического материала, промежутки между которыми (цемент) чаще всего заполнены тонким вулканическим пеплом, реже глинистым или кремнистым осадочным веществом.

Наибольшее практическое значение в качестве стенового и декоративного камня имеют пористые вулканические туфы. У них низкая масса и незначительная теплопроводность. Они также легко поддаются обработке, благодаря чему находят широкое применение в качестве пильного стенового материала.

А мы переходим к описанию последней группы ГП.

Метаморфические горные породы

Горные породы после формирования могут претерпевать различные изменения.

Обычно это происходит под воздействием:

• Тепла
• Давления (нагрузки) вышележащих толщ
• Растворов и газов

Такие изменения породы называют метаморфизмом.

Преобразованию могут подвергаться любые горные породы:

• Осадочные
• Магматические
• Ранее образовавшиеся метаморфические

Изменению подвергаются минеральный состава, структура и текстура пород.

Метаморфизм минерального состава может протекать:

• Изохимически, то есть без изменения химического состава метаморфизуемой породы
• Метасоматически, то есть со значительным изменением химического состава метаморфизуемой породы за счет приноса и выноса вещества

Особенность метаморфических процессов заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния системы, без существенного расплавления пород. Лишь при определенных физико-химических условиях метаморфизм сопровождается частичной или полной кристаллизацией исходных пород. Процессы подобного характера объединяются под названием ультраметаморфизма.

В зависимости от интенсивности метаморфических процессов наблюдается постепенный переход от слабо измененных, сохраняющих состав и структуру исходных разностей, до глубоко преобразованных пород, первичная природа которых практически утрачена.

Метаморфические отложения широко распространены в земной коре.

Существуют разные типы метаморфизма. Ниже приведены основные из них:

• Метаморфизм погружения
  Это результат взаимодействия горных пород с растворами. Как следствие – увеличивается давление среды и циркуляция водных растворов.
• Метаморфизм нагревания
  Это процессы, сопровождающиеся повышением температуры.
• Метаморфизм гидратации
  Это процесс, схожий с погружением. Однако в данном случае не повышается давление.
• Дислокационный метаморфизм
  Он представляет собой перемещение горных пород вследствие движения земной коры.
• Импактный метаморфизм
  Это явления, связанные с падением иноземных тел (метеоритов), а также крупных взрывов внутри земной коры.

Метаморфические горные породы, как правило, залегают в тех же формах, в которых находились предшествующие им осадочные и магматические породы. Если прежняя порода залегала пластами, то и образовавшаяся позже метаморфическая порода будет иметь ту же форму. Этим часто пользуются для того, чтобы определить происхождение метаморфических горных пород. Так, в некоторых классификациях приставка «пара-» указывает на осадочное происхождение ГП (например, парагнейс), а «орто-» – на магматическое (ортосланец).

Химический состав метаморфических пород также зависит от исходного материала. Но это не значит, что он абсолютно схож, ведь под воздействием метаморфических процессов (например, погружения в различные растворы) могут произойти изменения и на химическом уровне.

Минеральный состав пород достаточно разнообразен.

Основными минералами являются:

• Кварц
• Полевой шпат
• Слюда
• Пироксены
• Амфиболы

Метаморфические породы могут состоять как из одного минерала, так и из различных сложных силикатов.

Основная классификация пород этой группы предполагает разделение их по:

• Структуре
• Текстуре

Эти пункты мы и рассмотрим дальше. А в конце раздела вы найдете описание некоторых конкретных представителей этой группы.

Структуры метаморфических пород

Поскольку ни в одной метаморфической породе не сохраняется вулканическое стекло, все они имеют полнокристаллическую структуру. Она сходна со структурой, получающейся при раскристаллизации стекол в твердом состоянии. Ее называют кристаллобластовой. Она характерна всем метаморфическим породам.

Внешний вид доминирующих минералов метаморфической породы имеет большое значение для определения ее структуры. Так, порода может иметь изометрический, пластинчатый или игольчатый вид и – соответственно – гранобластовую, лепидобластовую и нематобластовую структуру.

Существует еще один тип структур – катакластический. Деструктурированные породы впоследствии легче совершают перекристаллизацию, отчего возникают типичные метаморфические породы.

Вообще структурное разделение метаморфических пород по группы достаточно условно, и определенной классификации не существует.

По форме кристаллов можно выделить такие группы:

• Гранобластовая (кристаллы изометрической структуры)
• Лепидобластовая (кристаллы листоватой или чешуйчатой структуры)
• Нематобластовая (кристаллы игольчатой или длиннопризматической структуры)
• Фибробластовая (кристаллы волокнистой структуры)
• Миндалекаменная (в сланцеватой массе породы содержатся округлые или овальные элементы)
• Катакластическая (минералы частично деформированы, часто попадаются раздробленные элементы)

К слову, по размерам зерен имеется следующее разделение:

• Гомеобластовая (зерна одинакового размера)
• Гетеробластовая (зерна разных размеров)
• Порфиробластовая (неравномерная зернистость из-за наличия крупных кристаллов – порфиробластов – среди основной тонкозернистой массы)
• Пойкилобластовая (мелкие вростки различных минералов в основной ткани породы)
• Ситовидная (мелкие вростки одного минерала в крупных кристаллах другого минерала)

Текстуры метаморфических пород

По текстуре различают две основные группы пород:

• Сланцеватые
  Это гнейсы, слюдяные сланцы, филлиты, хлоритовые, тальковые, роговообманковые сланцы и другие.
• Массивные
  К этой группе относятся серпентинит (змеевик), грейзен, скарн, роговик, мрамор, кварцит.

Впрочем, есть и более детальные классификации. Одну из них мы разместили в следующей таблице.

Группы метаморфических горных пород по структуре

Дальше мы расскажем об основных ГП, которые относятся к метаморфической группе.

Наиболее распространенные метаморфические горные породы

Самыми популярными видоизмененными ГП считаются:

• Сланцы
• Гнейсы
• Мраморы
• Кварциты
• Серпентиниты
• Амфиболиты
• Милониты

О них мы и расскажем дальше.

Сланцы

Вообще сланцами называют различные ГП, которые имеют слоистое расположение минералов. Самыми популярными, пожалуй, считаются кристаллические сланцы. О них мы и расскажем в этом пункте.

Кристаллические сланцы – общее название обширной группы метаморфических пород, образующихся при региональном метаморфизме. Она характеризуется средней (частично сильной) степенью метаморфизма. Текстура у нее сланцеватая, структура порфиробластовая, лепидогранобластовая, гранолепидобластовая.

Исходными породами кристаллических сланцев могут быть осадочные (аргиллиты и песчаники) и кислые магматические породы.

Основными минералами этих сланцев являются:

• Биотит
• Мусковит
• Кварц
• Полевые шпаты

Преобладают слюды (биотит и мусковит), поэтому для сланцев характерна грубая рассланцованность. Помимо этих минералов в кристаллических сланцах, как правило, присутствуют порфиробласты граната, кианита, ставролита и других минералов.

Гнейсы

Это метаморфическая порода с отчетливо выраженной параллельной текстурой. Она является одной из наиболее распространенных в земной коре. Гнейсы слагают большую часть гранитно-метаморфического слоя континентальной земной коры, фундаменты древних платформ (например, Сибирской).

В минеральный состав этой породы входят полевой шпат, кварц, биотит, мусковит и другие. По химическому составу она близка к гранитам и глинистым сланцам.

Различают гнейсы, возникшие в результате метаморфизма:

• Осадочных пород (парагнейсы)
• Магматических пород (ортогнейсы)

Физико-механические показатели гнейсов сильно колеблются. Наиболее прочны гнейсо-граниты.

Гнейсы разрабатываются главным образом для получения щебня и бута. Некоторые разности гнейсо-гранитов используются для получения облицовочного камня.

Мраморы

Мрамор – карбонатная порода, образующаяся при метаморфизме известняков и доломитов, сложенная преимущественно кальцитом. Поэтому цвет чистых мраморов белый, но различные осадочные минеральные примеси окрашивают их в розовые (гематит), желтые (лимонит), серые (органическое вещество), зеленые (хлорит, эпидот) оттенки.

Текстура породы массивная, реже полосчатая, структура гранобластовая.

Декоративные свойства мрамора определяются его цветом и рисунком. В северных широтах породу применяют главным образом для внутренних облицовок, так как он – особенно цветной – не обладает высокой погодоустойчивостью.

Также мрамор используют для:

• Облицовки
• Внутренней отделки
• Изготовления каменной мозаики
• Изготовления штукатурки
• Создания памятников
• Изготовления столешниц, вазонов и балясин
• Ландшафтного дизайна
• Декорирования участков и общественных пространств

Мраморные доски из чистого кальцитового мрамора применяют в электротехнике (панели приборных, распределительных, диспетчерских щитов). Отходы, получаемые при разработке и обработке мрамора, используются для производства мраморной крошки. Последнюю берут как для декора, так и для борьбы с гололедом на городских улицах.

Кварциты

Эта горная порода образуется при метаморфизме кварцевых песчаников и некоторых кислых магматических пород (кварцевых порфиров). Она состоит преимущественно из кварца.

Цвет чистых кварцитов белый, но, в зависимости от примесей, бывает с розовым, черным, желтым, зеленым оттенками. Текстура породы массивная, структура гранобластовая.

Кварцит высокоустойчив к атмосферным воздействиям и является наиболее долговечным облицовочным камнем. Некоторые разновидности породы обладают отличными декоративными качествами, но из-за высокой твердости применение их в архитектуре ограничено. Ведь материал почти не поддается обработке. Недекоративный кварцит используется как сырье для производства кислого огнеупорного кирпича (динаса) и как флюс в металлургическом производстве.

Серпентиниты

Второе его название – змеевик. Он образовался в результате процесса серпентинизации – изменения (гидратации) ультраосновных горных пород (перидотита и пикрита) под воздействием термальных водных растворов. В итоге безводные магнезиальные силикаты замещаются минералами группы серпентина. Иногда серпентинизации подвергаются доломиты и доломитовые известняки.

Серпентиниты состоят в основном из минералов группы серпентина и примеси карбонатов, иногда граната, оливина, пироксена, амфиболов, талька, а также рудных минералов магнетита, хромита и других. Окраска у них зеленая с пятнами разных цветов. Богатство градаций зеленого тона зависит от присутствия тех или иных минеральных примесей. Так, например, белый цвет обусловлен присутствием ветвящихся прожилок кальцита или доломита. Разнообразием цветовых оттенков отличаются серпентиниты Урала.

Порода имеет гладкую на ощупь поверхность. Текстура у нее массивная, сланцеватость практически отсутствует. По особенностям минерального состава различают антигоритовые, хризолитовые, бронзитовые, гранатовые и другие серпентиниты.

Амфиболиты

Они состоят преимущественно из роговой обманки и плагиоклаза. Образуется порода в глубинных метаморфических катазоне и мезозоне из базальтов, габбро, мергелистых глин с малым количеством извести, перидотитов.

Минеральный состав амфиболитов:

• Амфиболы – 40%
• Пироксены – 10%
• Плагиоклаз – 40%

В качестве минералов примесей в породе встречаются авгит, хлорит, гранат, диопсид, кварц, рудные минералы (ильменит, магнетит).

Амфиболит является довольно распространенной горной породой, которую дробят на щебень, отсев, плиты и прочие строительные материалы.

Милониты

Это мелкоперетертая, рассланцованная горная порода-тектонит, которая образуется при перемещении горных масс по поверхностям сдвиговых нарушений в процессе милонитизации. Последний представляет собой процесс преобразования горной породы, заключающийся в их раздроблении и перетирании по зонам тектонических разрывов.

Милониты образуются из самых разнообразных пород (в том числе гранитов, гнейсов, кристаллических сланцев, кварцитов) в условиях пластической деформации, которая вызывает динамическую рекристаллизацию минералов. С применением микроскопа можно увидеть обломки минералов исходной породы (кварца, полевого шпата, чешуйки слюды) или вновь образованных (серицита, цоизита), вкрапленные в тонкодисперсные агрегаты мягких минералов.

Теперь вы знаете, какие горные породы существуют и как их классифицируют.