Горные породы

Минералы в природных условиях находятся совместно, различными группами, семьями. Они образуют горные породы, из которых сложена земная кора.
Горные породы – минеральные агрегаты (минеральные совокупности) определенного состава и строения, возникающие при геологических процессах и залегающие в виде самостоятельных тел.
Различают мономинеральные породы (из 1 минерала) и полиминеральные (из нескольких). Преобладают полиминеральные породы.
Из общего числа минералов лишь 150 являются породообразующими, причем главными следует считать всего 10. Минералы, доля которых по объему в породе не превышает 2% называются акцессорными.
Руды, извлекаемые из недр планеты, также состоят из минералов. Причем для каждого типа пород или руд (Cu, Zn, Ni, Fe) характерен тот или иной набор минералов. У полиметаллических руд это чаще всего халькопирит, пирит, галенит и сфалерит. Такие сочетания одновременно образующихся в одинаковых условиях минералов называются парагенезисами.

Характеристика горных пород
1. Вещественный состав пород. Определяется особенностями химического и минерального состава.
1.1. Химический состав пород. Сочетание химических элементов в земной коре, горной породе оценивают в кларках (в честь американского геохимика Ф.У. Кларка). Различают весовые (массовые %, г/т) и атомные (в % от числа атомов) кларки.
Основная масса пород Земли характеризуется 9 петрогенными элементами: Si, Al, K, Na, Fe, Mg, Ca, O, H.
Валовый химический состав горных пород характеризуется массовой долей наиболее распространенных оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, CaO, MgO, Na2O, K2O и H2O. Литосфера по своему составу является оксидно-силикатной. На долю кислорода приходится почти половина массы земной коры, и с учетом ионного радиуса, кислород занимает порядка 60% ее объема.

1.2. Минеральный состав пород. Горные породы состоят из породообразующих и акцессорных минералов. Сочетания минералов определяются физико-химическими процессами породообразования и геохимическими законами распространения химических элементов.
Минералы делятся на «бесцветные» и «цветные». «Бесцветные» (салические) минералы: полевые шпаты, нефелин, кварц (содержат Si, Al, K, Na).
«Цветные» (фемические) минералы представлены пироксенами, амфиболами, слюдами, хлоритом, оливином (содержат Fe, Ni, Cr, Co, Mn).

2. Строение. Горные породы различаются не только составом, но и особенностями строения, такими как структура и текстура. Структура и текстура наряду с минеральным составом являются важнейшими диагностическими признаками горных пород.
Структура - особенность внутреннего строения породы, которая определяется формой, размерами и степенью кристалличности зерен породообразующих минералов.
Текстура - распределение (однородность / неоднородность) и расположение (ориентировка) зерен в пространстве.

Структура пород (магматических) по размеру зерен:
Абсолютный размер:
Гигантокристаллическая >10 мм
Крупнокристаллическая 1-10 мм
Среднекристаллическая 1-2 - 4-5 мм
Мелкокристаллическая 0,1-1 мм
Микрокристаллическая 0,01-0,1 мм
Скрытокристаллическая <0,01 мм
Относительный размер:
Равномернозернистая
Неравномернозернистая
- собственно неравномернозернистая
- порфировидная (интрузивные)
- порфировая (эффузивные)
Порфировая структура –
наблюдаются крупные вкрапленники минералов на фоне вулканического стекла (некристаллической основной массы).
Порфировидная структура также представлена крупными вкрапленниками минералов только на фоне более мелкозернистой основной массы (обязательно раскристаллизованной!).

Структура пород (магматических) по степени кристалличности:
- полнокристаллическая
- неполнокристаллическая
- некристаллическая (стекло)
Форма кристаллов:
- изометричная
- уплощенная
- удлиненная

Текстура бывает:
Однородная - отсутствует упорядоченность в расположении зерен.
Пример: массивная текстура - равномерное расположение зерен в объеме породы и отсутствие ориентировки в пространстве. Этой текстурой обладает большинство пород.
Неоднородная: шлировая, центрическая, шаровая, полосчатая, трахитоидная (директивная), флюидальная, пористая, миндалекаменная…

3. Форма залегания
3.1. Форма тел в своем первичном залегании. Характеризуется по облику, особенностям контактов (резкий или с постепенным переходом). Существуют соответствующие классификации, где выделяют пласты, потоки, батолиты.
3.2. Размеры. Указываются линейные параметры (м, км), мощность.

Типы горных пород
Выделяются с учетом происхождения, т.е. главный принцип их выделения - генетический.
1. Магматические горные породы возникают при кристаллизации (затвердевании) расплава, возникающего в недрах планеты и застывающего на месте или при перемещении.
2. Осадочные горные породы - осадки, возникающие при накоплении обломочного, хемогенного или органогенного вещества на дне водных бассейнов или на суше.
3. Метаморфические горные породы возникают в процессе преобразования (метаморфизма) магматических или осадочных горных пород.

Магматические и метаморфические горные породы слагают соответственно примерно 50 и 40% объема земной коры, осадочные менее 10% (однако занимают около 75% поверхности Земли).
Геологическая история осуществляет круговорот вещества.

Магматические горные породы

Магматические горные породы – возникают при кристаллизации (затвердевании) расплава, возникшего в недрах планеты и застывающего на месте или при перемещении.

Разделение по строению (структура, текстура): форма, условия залегания
Эффузивные – мелко-, скрыто-, неполнокристал-лические, часто порфировые, флюидальные
Жильные – мелко-, средне-, полнокристал-лические, полосчатые
Интрузивные – крупно-, полно-, равномернокрис-таллические, массивные
0 км
1-5 км
> 5 км

Разделение магматических пород по составу: в основу отличия положено содержание кремнезема.

Основные виды магматических пород

Ультраосновные породы
магматические горные породы, состоящие из одного или нескольких минералов, главным образом оливина и пироксена, в различных количественных соотношениях.
Характерно высокое содержание FeO, MgO, CaO, низкое SiO2 (<45%).
К ультраосновным породам относятся: оливинит, дунит, перидотит, пироксенит, кимберлит.
Полезные ископаемые ультраосновных пород: Cr, Ni, Co, Pt, алмазы, асбест.

Семейство оливиновых пород
Породообразующий минерал:
оливин 90-100%
Акцессорный минерал – магнетит.
Дунит
Оливинит
Акцессорный минерал – хромит. Образует нодули и шлиры.

Происхождение: гравитационное осаждение оливина при затвердевании высокомагнезиального расплава.
Внешний облик дунита и оливинита: темно-серые до черных с зеленоватым оттенком. На свежем изломе почти смоляной блеск. При выветривании – коричневато-бурый. Текстура массивная. Структура: м-с/к, с-к/к.
Практическое значение: залежи хромитовых руд, м-ния Ni. При серпентинизации образуются месторождения хризотил-асбеста.

- нодули (округлые, каплевидные выделения) хромита
- хризотил-асбест, из которого делают жаропрочные материалы, ткани.

Семейство пироксен-оливиновых пород
Внешний облик: темно-серые до черных с зеленоватым оттенком. Структура с-к/к, иногда порфировидная. Текстура массивная.
Перидотит
Породообразующие минералы:
Оливин - 40-70%
Пироксен – 30-60%

Семейство пироксеновых пород
Серые, черные, с желтоватым или зеленоватым оттенком. К-г/к с призматическими кристаллами пироксена. Массивная, пятнистая текстура.
Пироксенит
С ними связаны Cr и Pt руды, титано-магнетит.
Породообразующие минералы:
Пироксен до 70%
Оливин до 30%

Семейство флогопит-оливиновых пород
Массивные породы, состоят из разнородных вкрапленников минералов и горных пород (оливин, флогопит, гранат, алмаз), погруженных в цемент, сложенный т/з агрегатом голубого цвета.
Кимберлит
Форма залегания:
кимберлитовые трубки взрыва
– диатремы.
Полезные ископаемые: алмазы.

Основные породы
Самые распространенные магматические породы земной коры. Содержат MgO, CaO, FeO, бедны SiO2

Пироксен-плагиоклазовые породы
Светло-, темно-серая, черная окраска, текстура массивная, пятнистая, полосчатая, структура к-с/к, к-г/к.
Габбро
Плагиоклаз (основной) + пироксен

Полезные ископаемые, связанные с породами основного состава: титано-магнетит, Cu, Cu-Ni сульфидные руды (халькопирит, пирротин, пентландит), хромиты.
Сами породы используются как строительный, облицовочный материал.
халькопирит
пирротин
пентландит

Норильск
Здесь добываются Cu-Ni сульфидные руды

Диабаз
По составу аналогичен габбро, но имеет м/з структуру, темно-серый цвет.

Базальт
По составу аналог габбро (+вулканическое стекло). Черный, зеленовато-черный. Текстура пористая, миндалекаменная.
Миндалина оливина

Застывающая базальтовая лава образует потоки и покровы.

Дорога гигантов, Ирландия - 40 000 базальтовых колонн, образовавшихся в результате древнего извержения вулкана.
Столбчатая отдельность.

Базальты, излившиеся под водой, обладают шаровой (подушечной) отдельностью.
Подушечные (pillow) лавы

Средние породы
Насыщены SiO2 – содержат полевые шпаты и даже кварц, бедны MgO.

Амфибол-пироксен-плагиоклазовые породы
Серый с массивной или пятнистой текстурой, м-с/з до с-к/з.
Диорит
плагиоклаз 65-70%
темноцветные 30-35%

Au – Натальевское (Кузнецкий-Алатау)
Fe – (С.Казахстан – Соколовское, Сарбайское)
W, Mo – Тырныауз (С.Кавказ)
Cu – Турьинское, Саян-1
Примеры месторождений,
связанных с породами среднего состава

Серый, темно-серый, черный. Текстура массивная, пористая, полосчатая. Структура порфировая.
Основная масса – вулканическое стекло. Во вкрапленниках – средний плагиоклаз (1,5-2 см).
С андезитами связаны месторождения цветных и благородных металлов.
Андезит

Кислые породы
65-70% SiO2
Содержат: кварц (30%), полевые шпаты – щелочные и плагиоклазы (по 30%) и фемические минералы (около 10%).

Кварц-полевошпатовые породы
Светло-серый, розовый, красный, с-к/з до г/з, структура равномернокристаллическая или порфировидная (вкрапленники к.п.ш. до неск. см), текстура массивная.
Гранит
Минеральный состав: кварц 30%, к.п.ш. 30%, плагиоклаз 30%, фемические минералы (10%).

Нормальный гранит –
имеет
равномернокристаллическую
структуру.
Нормальный гранит –
имеет
равномернокристаллическую
структуру.
Гранит-рапакиви –
имеет порфировидную структуру.
На фоне м-с/к основной массы
наблюдаются округлые
выделения – овоиды щелочного
полевого шпата (розовые)
в плагиоклазовой оторочке (серая).

Состав аналогичен составу гранита (+вулканическое стекло). Структура стекловатая, порфировая. Текстура массивная, флюидальная.
Риолит
Пемза

100% вулканическое стекло. Черный, красный, красно-коричневый.
Смолистый блеск, раковистый излом.
Флюидальная текстура.
Обсидиан

Лейкократовый (=светлоокрашенный), светло-серый, светло-розовый, сахаровидный. Состоит из т-м/з агрегата кварца и п.ш.
Кристаллизация аплитов связана с лишением летучих компонентов.
Аплит

Гигантокристаллическая порода, по составу аналогичная граниту.
Жильное, зональное строение.
Пегматит
Кварцевое ядро
Занорыш
Блоковая зона
Письменный гранит
Отвал
Штольня
Пегматитовая
жила в разрезе

Сиенит
Светлая полнокристаллическая щелочная, безкварцевая порода, состоящая из щелочных п.ш. и 5-15% фемических минералов (обычно амфибол).
При наличии нефелина сиенит называется нефелиновый сиенит.
Полевошпатовые и нефелин-п.ш. породы