Горные породы их виды

Горными породами называют естественные устойчивые ассоциации минералов, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в виде определенных тел. В природе выделено более 1000 видов горных пород.

Горные породы характеризуются составом, строением и формами залегания. Как правило, горная порода состоит из нескольких минералов, но может состоять и из одного. Строение горной породы характеризуется структурой, под которой понимают особенности внутреннего строения породы, определяемые абсолютными и относительными размерами, формой и взаимным расположением кристаллов, зерен или обломков, слагающих породу, а также связью их между собой (кристаллизационная спаянность, цементация и др.) или отсутствием таковой.

В соответствии с главными геологическими процессами, приводящими к образованию горных пород, среди них различают три генетических класса: магматический, осадочный и метаморфический.

Магматические горные породы

Магматические (изверженные) породы образуются в результате застывания магмы, представляющей собой огненно-жидкий силикатный расплав. Классификация магматических пород построена с учетом условий их образования, строения и минералогического состава (табл. 3.3).

При внедрении магмы в толщу земной коры под действием больших давлении, длительного остывания, а также летучих веществ, содержащихся в магме, происходит полная ее кристаллизация, в результате чего образуются так называемые глубинные (интрузивные) породы.

Структуры глубинных пород: по степени кристалличности – полнокристаллические (рис 3.2-а), по абсолютному размеру кристаллов — крупнозернистые (размер кристаллов более 5 мм), среднезернистые (2-5 мм) и мелкозернистые (менее 2 мм).

Если магма достигает поверхности Земли и растекается по ней, то условия образования пород характеризуются низким давлением, быстрым остыванием и выносом летучих минерализаторов в окружающую атмосферу.

Образующиеся при затвердевании лавы породы не успевают раскристаллизоваться, их называют излившимися (эффузивными) породами. Структура излившихся пород по степени кристалличности, в основном, неполнокристаллическая — порфировая (в скрытокристаллической или стекловатой (аморфной) основной массе включены отдельные кристаллы, называемые вкрапленниками, видимые глазом или только под микроскопом рис. 3.2-б), редко — аморфная.

Рис. 3.2. Структуры магматических пород: а) кристаллическая б) порфировая

Важнейшими минералами магматических пород являются первичные силикаты, а из оксидов — кварц.

Минералы можно также подразделить на светлоокрашенные (богатые Si, Al): ортоклаз, плагиоклаз (натриевый), кварц, мусковит и темноокрашенные (содержащие Fe, Mg): авгит, роговая обманка, оливин, биотит.

Плагиоклаз кальциевый — темносерый.

Окраска породы зависит от соотношения входящих в нее темных и светлых минералов. Излившиеся породы подразделяются еще на свежие (кайнотипные) и измененные (палеотипные).

Для свежих магматических пород характерен блеск кристаллов и высокая твёрдость. Изменение минерального состава выражается в каолинизации полевых шпатов (появляется белесость), серпентинизации и хлоритизации авгита, роговой обманки и оливина (появляется светлозеленая окраска), а также в образовании из них оксидов железа (появляется ржавчина).

У измененных пород невысокая твердость и плохо выраженная кристалличность.

Магматические породы подразделяются еще по содержанию окиси кремния на кислые (содержание SiO2 более 65 %), средние (52-65 %), основные (40-52 %) и ультраосновные (менее 40 %) . Чем меньше SiO2 содержит порода, тем она более темная.

Визуальное определение образцов магматических пород целесообразно производить при помощи определителя (табл. 3.3) в следующей последовательности:

1. Установить, к каким породам — глубинным или излившимся — относится определяемый образец, для чего надо определить его структуру. Глубинные породы обладают полнокристаллическим строением: составляющие их минералы хорошо различимы невооруженным глазом, причем вся порода представляет собой агрегат спаянных кристаллических индивидов. Структура излившихся пород либо порфировая — глазом видны, и то не всегда, лишь отдельные кристаллы-вкрапленники, а основная масса нераскристаллизована, либо стекловатая — аморфная.
   

   Таблица 3.3

2. Определить цвет породы и отнести образец к одной из трех групп по цвету: светлым, серым или темным породам.
3. Разобрать минералогический состав породы.

Если структура полнокристаллическая, а окраска породы светлая, то следует установить, содержится ли в породе кварц. Если да — то определяемая порода — гранит, если нет — сиенит.

В случае темной породы надо выяснить, имеется ли в ней плагиоклаз; в случае положительного решения имеем дело с габбро, если в породе только темноцветные минералы — то пироксенит.

Если структура порфировая, то надо определить минералы, слагающие вкрапленники, а о составе породы в целом следует судить по ее окраске. Так светлая окраска и содержание кварца позволяет отнести породу к эффузивным аналогам гранита: если минералы не изменены — к липариту, если полевой шпат каолинизирован — к кварцевому порфиру. По такому же принципу следует поступать и с темноокрашенными породами.

Осадочные породы

Осадочные горные породы образуются в поверхностной зоне земной коры при низких температурах и невысоком давлении в результате разрушения любых других ранее существовавших пород, выпадения в осадок различных веществ из водной среды, накопления продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов, а также путем скопления обломочного материала, выбрасываемого вулканами.

В соответствии с этими процессами осадочные породы разделяются на обломочные, химические, органогенные и пирокластические. Однако нередко образование осадочных пород идет при одновременном участии двух и более разных процессов. В связи с этим состав и структуры осадочных пород весьма разнообразны.

В состав осадочных пород входят:

• обломки разных пород;
• минералы, сохранившиеся после разрушения и выветривания исходных пород;
• минералы, образовавшиеся за счет разложения материнских пород;
• минералы, выпавшие в осадок;
• остатки животных организмов и органическое вещество растительного происхождения.

Минералы осадочных пород могут быть в кристаллическом, аморфном и коллоидном состояниях, а сами породы — в рыхлом, связном, сильно уплотненном, сцементированном и кристаллическом состояниях.

Обломочные породы

Образование обломочных пород идет по схеме: разрушение материнских пород при выветривании перенос водой, ветром, ледниками, за счет гравитационных сил отложение в морях, озерах, болотах, в долинах рек, а также в пониженных частях рельефа на континентах уплотнение накопившегося осадка (или цементация) и превращение его тем самым в горную породу.

Материнские породы могут претерпевать дробление и химические изменения и без переноса образующихся продуктов разрушения (элювий).

В процессе переноса обломочного материала происходит дальнейшее его раздробление, истирание, разложение неустойчивых к выветриванию минералов, составляющих обломки пород, образование глинистых минералов.

Обломки прочных и устойчивых к химическому воздействию минералов и пород по мере переноса становятся окатанными, приобретают гладкую поверхность, а также подвергаются по пути следования некоторой сортировке по величине обломков.

Крупнообломочные и песчаные горные породы состоят из обломков и зерен разной величины и окатанности, представленных мало поддающимися изменениям минералами, среди которых первое место принадлежит кварцу; по мере уменьшения размеров частиц, слагающих обломочные породы, появляются новообразования — глинистые минералы, которые в тонкодисперсных породах (глинах) содержатся в значительных количествах и придают им специфические свойства.

Классификация обломочных пород базируется на структурных признаках — размере и форме слагающих их частиц с учетом состояния породы (табл. 3.4).

Породы химического и органогенного происхождения

Породы химического происхождения возникают в результате выпадения из истинных (путем кристаллизации) и коллоидных (вследствие коагуляции) водных растворов.

Органогенные породы являются продуктами жизнедеятельности животных и растительных организмов, в том числе и бактерий. Некоторые из рассматриваемых ниже пород могут образовываться как химическим, так и органогенным путем.

В водной среде, где в основном происходит накопление осадков химического и органогенного происхождения, оба эти процесса нередко протекают одновременно, вследствие чего образуются породы смешанного генезиса.

Учитывая эти обстоятельства, породы химического и органогенного происхождения рассматриваются совместно. Подразделяются они по химическому составу.

Карбонатные породы

Известняк — светлоокрашенная, крепкая, часто слоистая порода, состоящая преимущественно из кальцита.

При содержании примесей известняк получает дополнительные определения: кремнистый, песчаный, глинистый, железистый, доломитизированный и др.

Преобладающая структура — скрытокристаллическая. Если порода целиком состоит из видимых глазом раковин, то она называется известняком-ракушечником.

Мел — белая, землистого облика не прочная порода, образована из планктонных водорослей, усваивающих углекислый кальций, микроскопических раковин фораминифер (органогенная составляющая) и порошковатого кальцита, имеющего химическое происхождение.

Мергель — глинисто-карбонатная порода, представляющая собой однородную тонкую массу от землистого до плотного сложения, может содержать примесь обломочного материала; легко выветривается, растрескивается, разрыхляется и распадается на угловатую щебенку и дресву.

Доломит — карбонатная порода, состоящая преимущественно из минерала доломита, в виде примесей наиболее часто присутствуют глинистое вещество, гипс, оксиды железа; строение плотное; нередко тонкозернистое, характерны каверны выщелачивания.

Кремнистые породы

Диатомит (органогенное происхождение) и трепел (биохимический генезис) – светлые, опаловые, слабо сцементированные или рыхлые, легкие, тонкопористые породы; в отличие от мела не реагируют с HCl.

Опока — отличается от трепела большей сцементированностью и твердостью, но также микропориста и не прочна; похожа на мергель, но не «вскипает» с HCl.

Яшма — халцедоновая порода с примесью глинистых и красящих веществ, скрытокристаллическая, твердая, прочная.

Сернокислые и галоидные породы

В эту группу входят осадочные породы, образовавшиеся чисто химические путем в результате выпадения из истинных растворов при испарении морских или озерных вод и при изменении их растворяющей способности.

Гипс и ангидрит — светлоокрашенные, легкие, с низкой твердостью породы, состоящие из одноименных минералов, но содержащие примеси.

Каменная соль — белая, иногда окрашенная порода, состоящая из минерала галита; в качестве примесей наиболее часто встречаются: сульфаты, карбонаты, глинистое вещество.

Главная

Железистые породы

Бурый железняк — представляет собой скопления лимонита с примесью глинистых минералов, опала, кварца и др. Структура скрытокристаллическая или аморфная, состояние — от рыхлого до весьма плотного.

Углеродистые породы

Углеродистые породы — продукты преобразования остатков растительных и животных организмов, погребенных в земных толщах, под действием геолого-геохимических факторов.

Сюда относятся горючие органогенные породы, представленные в виде твердых тел (угли, горючие сланцы, торф), жидких (нефть) и газообразных (природный горючий газ).

Осадочные горные породы весьма разнохарактерны, поэтому стандартную методику для их определения предложить невозможно.

В целом для осадочных пород, в отличие от пород магматических, характерны следующие общие признаки:

1. слоистость;
2. невысокие прочность и плотность;
3. пористость или кавернозность;
4. содержание остатков растительных и животных организмов;
5. преимущественно светлая окраска. Некоторые осадочные породы характеризуются рыхлым сложением.

Метаморфические породы

Метаморфические (от греч. “метаморфоз”—превращение) горные породы возникают в результате преобразований ранее существовавших осадочных и магматических пород, происходящих в земной коре под воздействием высокой температуры, большого давления, газовых и водных растворов.

Процесс метаморфизма выражается в перекристаллизации пород, в изменении их минерального, а иногда и химического состава (за счет обменных реакций). Эти изменения протекают в твердом состоянии или в условиях некоторого пластического течения пород.

При региональном метаморфизме преобразованиям подвергаются огромные толщи пород, погрузившиеся на большую глубину в земную кору в зонах прогибов или в результате блоковых опусканий.

При контактовом метаморфизме изменениям подвергаются осадочные горные породы при внедрении в них магматических тел; здесь имеют место локальные преобразования вдоль границ с интрузиями за счет приносимого ими тепла и выделения из них газов и водных растворов.

Метаморфические породы состоят из минералов, устойчивых в условиях высоких температур и давлений.

К ним относится большинство первичных породообразующих минералов изверженных пород: кварц, полевые шпаты, слюды, роговая обманка, авгит.

Кроме того, метаморфические горные породы содержат минералы, образующиеся в процессе метаморфизма: серицит, хлорит, тальк, серпентин, гранат, графит.

Структуры метаморфических пород обычно кристаллические, чаще тонкокристаллические

При перекристаллизации под давлением чешуйчатые и таблитчатые минералы располагаются длинными осями и плоскостями перпендикулярно давлению — возникает сланцеватость строения пород.

Большую группу метаморфических пород составляют сланцы, образующиеся из различных пород и имеющие разный состав, но обладающие общим признаком — сланцеватостью.

В начальную стадию метаморфизма образуются глинистые сланцы, которые отличаются от аргиллитов незначительным количеством возникших серицита и хлорита. При более высокой степени метаморфизма образуется филлит, состоящий главным образом из серицита и кварца, строение микрозернистое; порода тонкоплитчатая, крепкая.

При глубоком метаморфизме возникают кристаллические сланцы, в которых новообразованиями являются мусковит, биотит, гранат, графит; структура полнокристаллическая, прочность — высокая.

Кварцит — мономинеральная прочная кварцевая горная порода кристаллически-сливной структуры, образуется при метаморфизме песчаников.

Мрамор — полнокристаллическая карбонатная порода, образующаяся при перекристаллизации известняков и доломитов; может быть любого цвета.

Гнейс — полнокристаллическая порода, чаще всего образуется из гранита, отличается от последнего сланцеватостью — строение полосчатое.