Глава 2. Горные породы
Земная кора сложена различными минеральными агрегатами, называемыми горными породами. Горные породы могут быть мономинеральными (мрамор) и полиминеральными (гранит). Минеральный состав каждой горной породы более или менее одинаков. Горная порода образуется в определенных геологических условиях, которые влияют на форму ее залегания, характер и взаимоотношения составляющих ее минералов.
Горная порода – агрегат более или менее постоянных минеральных зерен, отличающийся определенным строением, физическими свойствами и геологическими условиями образования.
По своему происхождению горные породы разделяются на три группы:
1. Магматические - связанные с процессами магматической деятельности;
2. Осадочные – связанные с экзогенными процессами;
3. Метаморфические – образовавшиеся в результате преобразования магматических и осадочных пород.
Распространение этих пород неодинаково. Около 95% литосферы сложено магматическими и метаморфическими породами и только 5% - осадочными. В то же время земную поверхность покрывают на 75% осадочные породы и на 25% - две другие группы.
Изучением горных пород занимается наука петрография, она тесно связана с минералогией и другими геологическими дисциплинами.
Горные породы изучают в полевых условиях на свежих сколах образца визуально или с помощью лупы. Детальное изучение горных пород производится в лаборатории с помощью специальных анализов и оптических приборов (химический, спектральный анализы и микроскопические исследования). Микроскопические исследования включают в себя исследования шлифов – очень тонких (до 0,03мм) срезов горных пород в проходящем через них свете и аншлифов – полированных пластинок в отраженном свете.
Определение минералогического состава горной породы (то есть – из каких минералов она состоит) позволяет установить ее качественный и количественный вещественный состав. Ответ на вопрос, как горная порода образовалась из этих составных частей – минералов, дает изучение структуры и текстуры горной породы.
§ 1. Структура и текстура горной породы
Структура – особенности строения горной породы, зависящие от степени кристаллизации, размеров, формы, генезиса и взаимоотношений минералов в ней.
По степени кристаллизации выделяют следующие структуры: полнокристаллические (гранит, мрамор); некристаллические или стекловатые (вулканическое стекло); и смешанные или полукристаллические. Если составные части породы различимы только в микроскоп, к названию структуры добавляют слово «микро», например, микрокристаллическая структура.
По размерам минеральных частиц выделяют структуры: крупнозернистые (размер частиц более 5мм); среднезернистые (размер частиц 1-5мм); мелкозернистые (менее 1мм); и разнозернистые структуры. Размер компонентов горной породы часто вводится в ее название, например, крупнозернистый гранит, микрокварцит.
По генезису (происхождению) минералов выделяют структуры: кристаллические (гранит, каменная соль); органогенные (породы, образующиеся из остатков организмов); и смешанные (органогенно-обломочная структура).
По взаимному расположению минеральных компонентов различают структуры: однородные, зернистые (при изометричной форме и равных размерах частиц); беспорядочные (с неправильной формой и беспорядочной ориентировкой частиц); и ориентированные (при вытянутой форме частиц с упорядоченной ориентировкой).
Текстура горной породы показывает, как минеральные агрегаты распределены в пространстве, то есть показывает сложение горной породы.
Таким образом, структура – характеристика, определяющая особенности внутреннего строения горной породы, а текстура – отображает ее внешний облик.
По способу заполнения пространства различают текстуры: массивную, плотную (гранит, мрамор); пористую (пемза, известняк, базальт). Плотные текстуры присущи кристаллическим породам, пористые – некристаллическим осадочным и излившимся на поверхность магматическим породам, которые характеризуются наличием пустот (пор), оставшихся от пузырьков газов, улетучившихся при застывании лавы или образовавшихся при формировании осадочной горной породы.
По расположению компонентов породы в пространстве различают текстуры: однородную и неоднородную. При однородной текстуре весь объем породы занят однородным по цвету, составу и структуре минеральным агрегатом без ориентировки. Неоднородная текстура характеризуется наличием в породе полос и пятен, различных по цвету, составу, структуре.
Среди неоднородных текстур выделяют:
шлировую (или такситовую) – порода сложена из отдельных участков, отличающихся друг от друга по составу или по структуре или по составу и структуре одновременно;
гнейсовидную (полосчатую) – минералы в породе располагаются параллельно друг другу под направленным давлением;
флюидальную (флюидально-полосчатую) – различные минералы вытянуты в одном направлении, напоминая поток;
миндалекаменную – поры и пустоты в породе заполнены вторичными минералами (кальцитом, халцедоном);
сланцеватую – порода характеризуется плоскопараллельной ориентировкой структурных элементов, способных при ударе раскалываться на тонкие плитки, рассланцовываться (см. рис.2.4).
Существуют три основных типа (формы) залегания горных пород: пластовые тела, массивы и жилы. По отношению к вмещающим горным породам они могут быть согласными и несогласными, секущими (см. рис. 2.5).
Пластовая форма тел – наиболее распространена в верхних частях земной коры; характерна для осадочных пород, встречается у магматических и метаморфических пород.
Массивы – крупные тела неправильной формы, которые прорывают вмещающие породы; характерны для магматических пород, в меньшей степени – для метаморфических и редко – для осадочных пород.
Жилы – тела сложной формы, заполняющие трещины и полости в массивах и пластах; формы залегания магматических и метаморфических пород. Жилы могут быть различного сечения, толщины, направления. Как правило, в длину они достигают нескольких километров (до сотен километров) при средней мощности в несколько метров. Жильные тела с параллельными краями называются дайками (от шотландского «daike» - стена из камня).
Рис.2.5. Формы залегания горных пород:
1 – батолит; 2 – этмолит; 3 – гарполит; 4 – шток; 5 – лополит; 6 – факолит; 7 – жила; 8 – купол; 9 – лавовые потоки; 10 – некк;11 – лавовый обелиск;13 – пластовые тела магматических пород; 14 – дайка; 15 – лакколит; а – пластовые тела осадочных пород.