74572

Горные породы

Лекция

География, геология и геодезия

Горные породы различаются по цвету структуре текстуре минеральному составу и форме залегания. Текстура характеризует относительное расположение и распределение составных частой породы. Минералы образующие горные породы называются породообразующими.

Русский

2015-01-04

734 KB

1 чел.

Горные породы

Горные породы состоят из одного (мрамор — из кальцита) или нескольких минералов, (гранит —из полевых шпатов, кварца, слюды и иногда роговой обманки). В первом случае их называют мономинеральными (одноминеральными), во втором — полиминеральными (многоминеральными). Наука, занимающаяся изучением горных пород, называется петрографией. В настоящее время известно около 1000 видов различных горных пород.

Горные породы различаются по цвету, структуре, текстуре, минеральному составу и форме залегания.

Под структурой понимают особенности сложения горной породы, обусловленные размерами, формой и взаимоотношением минеральных зерен. Текстура характеризует относительное расположение и распределение составных частой породы. Форма залегания— форма объема, который занимает горная порода.

Минералы, образующие горные породы, называются породообразующими.   Из 2000 известных минералов около  100 породообразующих. Среди них наиболее распространены полевые шпаты, кварц, пироксены, кальцит и некоторые другие.

Основные свойства и внешние признаки горной породы определяются в первую очередь условиями ее образования. Поэтому в петрографии принята классификация горных пород по их происхождению. Согласно этой классификации все горные породы подразделяются на магматические, осадочные и метаморфические. Основную массу земной коры составляют породы магматические (около 95%  ее массы), и очень малый процент  (около 5%)  приходится на долю осадочных и метаморфических горных пород. Поверхность Земли на 75% сложена осадочными породами и на 25% - магматическими  и  метаморфическими  породами.

 Магматические породы. Образуются из магмы  или лавы   (излившаяся на поверхность магма).   Породы,   образовавшиеся   из магмы или лавы в условиях  глубин,  называют  интрузивными,   в  условиях поверхности — эффузивными. Внешне эффузивные породы от ин-

рузивных  можно отличить по структуре.  Различия в структуре объясняются разными условиями кристаллизации. В недрах Земли образуются полнокристаллические породы. В зависимости от размеров зерен минералов различают следующие структуры: крупнозернистая, диаметр зерен свыше 5 мм, среднезернистая — 2—5, мелкозернистая — менее 2 мм. Для эффузивных пород характерны стекловатая (напоминающая стекло), скрытокристаллическая (зерна минералов неразличимы невооруженным глазом) и особенно порфировая структуры (скрытокристаллическая масса, на фоне которой выделяются отдельные зерна минералов). Текстура магматических пород преимущественно массивная. Основные породообразующие минералы магматических пород — калиевые полевые шпаты, плагиоклазы, нефелин, кварц, пироксены, амфиболы, слюды, оливин. В зависимости от процентного содержания в породах породообразующие минералы делят на главные (свыше 10%), второстепенные (3 – 10)  и акцессорные (редкие, менее 3%).

Наиболее распространенные формы залегания интрузивных пород – батолиты, штоки, лакколиты, дайки, жилы (рис.   12).   Батолиты куполообразные тела огромных размеров — более 100 км2. Штоки имеют ту же форму, что и батолиты, но их площадь менее 100 км2. Лакколиты — магматические тела грибообразной формы, образующиеся при проникновении магмы в межпластовые трещины   и   выдавливании   вверх   вышележащих  пластов. Мощность лакколитов может достигать   3000 м.   Дайки — линейно вытянутые вертикальные или круто падающие магматические тела, образовавшиеся за счет заполнения магмой трещин с относительно параллельными стенками. Мощность даек колеблется от миллиметров до нескольких километров. Жилы — геологические тела, сложенные горными породами, заполнившими трещины. Жилы не выдержаны  ни по мощности, ни по простиранию.

Для эффузивных пород характерные формы залегания — потоки, купола, покровы. Потоки — застывшие лавовые реки протяженностью до 80 км. Купола — погребенные или современные конуса вулканов. Высота куполов от сотен до первых тысяч метров. Покровы — плащеобразные тела, образующиеся при заполнении лавой площадей в сотни и тысячи квадратных километров.

Магматические породы классифицируются по химическому и минеральному составу. B основе химической классификации лежит содержание в породах окислов кремния. По процентному содержанию этих окислов магматические породы делят на кислые SiO2 — более 65%, средние — 52 — 65, основные — 45—52 и ультраосновные — менее 45%. Породы, богатые окислами калия и натрия, называют щелочными.

Рис. 12. Фирмы залегания магматических пород

 Кислые породы. Они широко распространены в земной коре. На территории СССР их выходы составляют около 47% всех магматических пород. Кислые породы состоят из полевых шпатов (70%), кварца (25%), слюд и роговой обманки (5%)

Наиболее распространенными породами кислого состава являются интрузивные породы — граниты. Цвет их светло-серый, розовый или красный. По внешнему виду это массивные породы с мелко-, средне- или крупнозернистой структурой. Светлоокрашенные граниты, не содержащие цветных минералов, называют аляскитами. Жильные гранитные породы с зернами размером более 25 мм называют пегматитами. С пегматитами бывают связаны месторождения слюд и рудных полезных ископаемых (U, W, Mo, Sn и др.). Граниты залегают в форме батолитов, штоков, даек.

Средние породы. По минеральному составу они подразделяются на две группы:   группу  диоритов   и   группу   сиенитов. Группа сиенитов имеет много общего с кислыми породами. Отличаются они отсутствием кварца и повышенным содержанием роговой обманки (до 20% ). Главными минералами группы являются плагиоклазы, калиевые полевые шпаты и роговая обманка, второстепенными — слюда, пироксены, кварц. Интрузивные породы этой группы называются сиенитами. К группе сиенитов относится около 0,6% всех магматических пород. Цвет их такой же, как и гранитов, структура мелко-, средне- и крупнозернистая. По содержанию второстепенных минералов сиениты бывают биотитовыми и пироксеновыми. Форма залегания сиенитов — батолиты, штоки, дайки.

Породы группы диоритов состоят из плагиоклазов (около 65%) и роговой обманки (35%). Из второстепенных минералов присутствуют калиевый полевой шпат, кварц, слюда и пироксены. Интрузивные породы этой группы — диориты, эффузивные — андезиты и порфириты.

Диориты светло-серого или зеленовато-серого цвета, структура мелкозернистая. По содержанию второстепенных минералов диориты бывают биотитовыми, кварцевыми и пироксеновыми. Присутствие в диоритах кварца и калиевого полевого шпата сближает породу с гранитами, а пироксенов — с основными породами (габбро). Диориты залегают о форме штоков, даек.

Андезиты — эффузивные аналоги диоритов. Цвет темно-серый до черного. По цвету они иногда трудно отличимы от основных, эффузивных пород — базальтов. В этих случаях прибегают к микроскопическим методам определения. Структура — скрытокристаллическая и порфировая, текстура — пористая. Древние по возрасту андезиты с зеленоватыми оттенками и ярко выраженной порфировой структурой называют порфиритами. Порфировые зерна представлены светлыми плагиоклазами. Форма залегания андезитов — потоки, купола; порфиритов — дайки, лакколиты.

 Основные породы. Они также широко распространены, слагают глубокие части дна океанов и некоторые океанические острова. В виде небольших интрузий выходят на поверхность земли. Основной минеральный состав: плагиоклазы — 55%, пироксены – 45%. Второстепенные минералы представлены оливином, роговой обманкой, биотитом. Глубинные породы основного состава называют габбро, излившиеся  — базальтами, диабазами.

Габбро — темно-серые или зеленовато-серые интрузивные породы с средне – или крупнозернистой структурой. По содержанию второстепенных минералов габбро бывает оливиновым, биотитовым. Разности габбро, состоящие преимущественно из плагиоклаза - лабрадора, называют лабрадоритом. Лабродориты — ценный облицовочный материал.

Базальты среди основных пород пользуются наибольшим распространением. Цвет их темно-серый до черного. Структура скрытокристаллическая. Текстура массивная. Образуют мощные покровы плошадью в десятки тысяч квадратных километров. Древние базальтовые породы с зеленоватыми оттенками  называют диабазами. Порфировые выделения диабазов бывают представлены плагиоклазами и пироксенами. Диабазы залегают в форме даек и пластовых интрузий.

 Ультраосновные породы. Встречаются на поверхности довольно редко и образуют массивы — небольшие батолиты и штоки. Состоят преимущественно из пироксенов и оливина. Как оливин, так и пироксен могут составлять до 100% всей массы породы. Второстепенные минералы представлены плагиоклазом и роговой обманкой. Наибольшим распространением в земной коре пользуются интрузивные ультра основные породы: дуниты и перидотиты.

Дунит состоит почти целиком из оливина. Цвет темно-зеленый до черного. Структура мелко- и среднезернистая. Дунит, содержащий пироксены, называется перидотитом.

 Щелочные породы. Распространены незначительно, на них приходится всего около 1% магматических пород. Главные представители щелочных пород — нефелиновые сиениты светло-серого, розового, зеленоватого до черного цвета. Структура разнозернистая. Текстура массивная. Залегают в форме батолитов, штоков.

 Осадочные породы. Образуются из осадков, накапливаются на суше и дне океанов. Исходным материалом   для   их   образования являются продукты разрушения горных пород различного происхождения  (магматических, метаморфических   и   ранее   образованных осадочных). Осадки бывают механическими (обломки) и химическими. Большую роль в образовании осадков играют остатки животного и растительного происхождения. Главнейшие породообразующие  минералы  осадочных   пород — кварц, кальцит,   каолинит, опал, гипс, слюда, реже глауконит, минералы железа и др. Соединения железа, обуглившиеся растительные остатки и цветные минералы   окрашивают   породы в желтый, бурый,   розовый, красный, зеленый, серый, черный и другие цвета. Основные формы залегания осадочных пород — слой (пласт), линза и прослойка. Слой (пласт) — плитообразное тело, ограниченное параллельными плоскостями. Линза — небольшой пласт, выклинивающийся по краям. Прослойка - тонкий  слой, залегающий в толще мощных пластов.   Текстура    осадочных    пород   обычно    слоистая.     Слоистость — чередование тонких слоев породы, отличающихся разной структурой, цветом, петрографическим составом. Из структур наиболее распространены обломочные (порода состоит из обломков), пелитовые  (глиноподобные) и кристаллически-зернистые  (состоящие из кристаллических зерен) структуры. Осадочные горные породы по условиям образования делятся на обломочные, химические и биохимические.

 Обломочные породы. В зависимости от величины обломков они подразделяются на грубообломочные — диаметр обломков свыше 1 мм, песчаные — 0,05 — 1, пылеватые — 0,005—0,05 и глинистые — не более 0,005 мм. Обломки в породе могут быть сцементированы.                

Грубообломочные породы, или псефиты, представлены валунами, галькой, гравием, конгломератом и брекчией. Валуны — окатанные обломки твердых горных пород диаметром от 100 до 1000 мм, а иногда и больше. Встречаются в районах деятельности ледников, на берегах морей и в долинах горных рек. Галька— окатанные обломки твердых горных пород и минералов от 10 до 100 мм в поперечнике. Галечниковые отложения распространены среди прибрежных морских и других осадков. Гравий — окатанные обломки минералов я горных пород диаметром от 1 до 10 мм. Гравийные отложения встречаются реже, чем песчаные. Валуны, галька, гравий используются в строительстве как бутовый камень и для приготовления бетона. Сцементированные гравийно-галечниковые породы называют конгломератами. Они широко распространены среди древних морских отложений. В конгломератах встречаются промышленные концентрации золота и урана. Сцементированные неокатанные обломки образуют брекчию. Особого внимания заслуживают рудные брекчии, в цементе которых нередко присутствуют промышленные скопления руд меди, свинца, цинка и других металлов.

Песчаные породы, или псаммиты, включают пески и песчаники. Пески — рыхлые породы, состоящие из обломков твердых минералов, преимущественно кварца. В песках встречаются различные митральные примеси, по которым выделяют разновидности песков. Пески бывают глинистыми, карбонатными,  слюдистыми,  глауконитовыми, ожелезненными и т. д. Если пески состоят исключительно из кварца, их называют кварцевыми. Цвет песков бывает белым, желтым, бурым, красным, зеленым, темно-серым, черным. Структура в зависимости от крупности и подбора зерен бывает равномерно-зернистой, разнозернистой, крупно, средне и мелкозернистой. Текстура преимущественно слоистая. В песках встречаются месторождения золота, платины, алмазов и других полезных ископаемых. Пески широко используются для производства стекла, силикатного кирпича, в качестве строительного материала. Сцементированные пески называются песчаниками. По минеральному составу и составу цемента песчаники бывают кварцевыми, глинистыми, карбонатными, гипсовыми, железистыми, кремнистыми и др. Цвет, структура и форма залегания песчаников такие же, как у песков. В составе цемента иногда присутствуют рудные минералы. Их используют как руду. Песчаники используются при строительстве как бутовый камень и для изготовлении щебенки.

Пылеватые породы,    или    алевриты,   включают   алевриты   и алевролиты. Алевриты — рыхлые породы, состоящие из мельчайших зерен кварца, полевого шпата, слюды, глауконита. Плотные сцементированные алевриты называют алевролитами. Цвет их зеленовато-серый, красноватый и др. Цементом для них служат глинистое вещество, карбонаты, окислы железа и кремния. Залегают алевриты в виде прослоев и пластов. Применяются в строительстве.

 Глинистые породы широко распространены среди осадочных пород и составляют 50—60% их объема. К ним относятся глины. Они состоят из каолинита и других глинистых минералов. Минеральные примеси (окислы железа, обуглившиеся растительные остатки) окрашивают глины в желтый, бурый, красный, зеленый, темно-серый и черный цвета. Во влажном состоянии глины пластичны. При обжиге теряют пластичность и спекаются в каменистую массу. Залегают в виде пластов, линз, прослоек. Применяются для производства фарфора, фаянса, керамических изделий, используются для производства огнеупорного кирпича (температура плавления до 17800С).

 Химические и биохимические породы. Образуются в водоемах при химическом осаждении минеральных веществ из истинных и коллоидных растворов. В осаждении нередко принимают участие микроорганизмы. В таких случаях породы называют биохимическими. Наиболее распространенными химическими породами являются соли, фосфориты, карбонатные и кремнистые породы.

Соли — отложения соленых озер или лагун, расположенных о условиях сухого и жаркого климата. К ним относят каменную соль, сильвинит (порода, состоящая из сильвина и галита), гипс, ангидрит. Залегают эти породы в виде пластов или линз, часто переслаивающихся друг с другом. Структура большей частью кристаллически-зернистая.

Фосфориты — типичные представители биохимических пород. Это песчано-глинистые или глинисто-карбонатные породы, сцементированные фосфатным цементом. Сложение их зернистое, желваково-конкреционное или плотное однородное. В составе фосфоритов встречаются зубы акул, содержащие до 65% фосфата кальция. Окраска фосфоритов серая, бурая или черная. Залегают в форме прослойков и пластов. Применяются для производства сельскохозяйственных удобрений.

Бокситы образуются в области жаркого и влажного климата при химическом разложении полевошпатовых горных пород. Цвет светло-серый, красный, бурый. Переотложенные бокситы бывают озерного или морского происхождения. По сложению это рыхлые пористые или плотные с оолитовой структурой породы. Применяются для производства алюминия.

Карбонатные и кремнистые породы — известняки, доломиты, мергель, мел, диатомиты, яшма. Карбонатные породы образуются в результате химического осаждения углекислого кальция и магния из истинных растворов в озерах и морях, а также из скелетных остатков организмов.

Известняки — по внешнему виду плотные или пористые породы светло-серого цвета, иногда окрашены примесями в светло-желтый, серый, темно-серый или другой цвет. Они бывают органического и химического происхождения. В зависимости от организмов,  раковины   которых  слагают  известняки,   последние   подразделяются на коралловые, фораминиферовые и т. д. Они залегают в виде пластов или линз. Применяются в качестве флюсов и металлургии, для получения извести, цемента.

Доломиты состоят из минерала того же названия. Залегают в форме пластов и линз. Очень похожи на известняки, от которых отличаются большой пористостью, реакцией с НС1 (реагируют с кислотой в порошке). Применяются в металлургии, при производстве цемента.

Мел — белая землистая пористая порода. Состоит из известковых скорлупок морских водорослей кокколитофорид и мелких раковинок фораминифер. В составе мела изредка встречаются крупные раковины моллюсков, морских ежей и других организмов. Мел применяется для изготовления извести, цемента, как побелочный материал.

Мергель — смешанная по составу порода. Состоит из мелкозернистого кальцита и глинистого материала. Распределение составных частей в породе равномерное. По внешнему виду это мягкая, реже твердая камневидная порода, окрашенная в белый, желтовато-серый   или

зеленовато-серый цвет. Применяется для изготовления цемента.

Кремнистые породы состоят из кремнистых раковин, скелетных остатков и хемогенного  кремнезема. Основные минералы кремнистых пород — опал и халцедон.

 

           

        Рис. 13 Диатомит под микроскопом

Диатомиты — породы, состоящие из микроскопически мелких диатомовых  водорослей (рис. 13). Цвет породы белый, сложение землистое. Очень высокая  пористость делает породу настолько легкой, что она плавает в воде. Диатомиты применяются в качестве наполнителей и полировочного материала.

Яшма состоит из халцедона, кварца, реже опала. В качестве примесей в ней встречаются соединения железа, хлорит и органическое вещество. Примеси окрашивают яшмы в бурый, красный, и темно-серый цвета. Текстура яшм разнообразна. Наиболее распространены полосчатые,   пятнистые и   узорчатые  текстуры.   Яшма  применяется как декоративный и облицовочный камень.

 Метаморфические породы. Они образуются в глубоких зонах земной коры за счет изменения осадочных и магматических пород, поэтому их делят на первичноосадочные и первичномагматические. Главные минералы метаморфических пород — кварц, слюды, эпидот, хлорит, гранаты, полевой шпат, пироксены, кальцит и др. Структуры метаморфических пород частично унаследуются от первичных пород и являются реликтовыми (остаточными). Большинство структур возникает в процессе метаморфизма и является типично метаморфическим. Для них характерна чешуйчатость, волокнистость, скрытокристалличность. Из текстур распространены массивная, гнейсовидная и сланцеватая. Массивная текстура характеризуется однородным строением породы, гнейсовидная — обусловлена параллельно-линейным расположением зерен минералов (сланцеватая текстура и др.). Формы залегания метаморфических пород обычно соответствуют формам залегания осадочных и магматических пород. Наиболее известные метаморфические породы — скарны, сланцы, кварциты, мрамор, гнейсы.

Скарны образуются на контакте кислых и средних интрузий с химически активными вмещающими породами: карбонатными осадочными и полевошпатовыми магматическими. В процессе скарнообразования во вмещающих породах возникают различные минеральные ассоциации из кальцита, кварца, хлорита, эпидота, гранитов, пироксенов, амфиболов, из рудных — магнетита, халькопирита, пирита, галенита, золота и др. Скарны, привлекают внимание геологов промышленными концентрациями железа, меди, свинца, цинка, золота, вольфрама и др.

Сланцы — породы различного минерального состава, образующиеся при метаморфизме как осадочных, так и магматических горных пород. Распространены слюдяные сланцы, состоящие из: зерен кварца и слюды. Если в составе сланцев преобладает мусковит, их называют мусковитовыми, биотит — биотитовыми. Тальковые сланцы образуются при метаморфизме ультраосновных магматических пород. Состоят они из талька, кварца. Цвет желтый, зеленовато-серый, зеленый. Чистые тальковые сланцы применяются в качестве сырья для производства огнеупоров. Хлоритовые сланцы — зеленые до темно-зеленых сланцевые породы, состоящие преимущественно из хлорита и кварца. Образуются при метаморфизме основных магматических пород.

Кварциты — массивные кристаллические породы, состоящие из кварца. Образуются при метаморфизме кварцевых песков и песчаников. Чистые кварциты белого цвета, содержащие примеси — розового; красного, серого до темно-серого. Особое место среди разновидностей занимают железистые кварциты, состоящие из тонких прослойков кварца и железорудных минералов— магнетита, гематита, железной слюдки. Цвет пород черный, красноватый, томно-серый до черного. Железистые   кварциты распространены в СССР, в Скандинавии, Канаде и др. Они используются в качестве руд на железо.

Мрамор — полнокристаллическая порода, состоящая из кальцита и реже доломита. Мрамор образуется путем перекристаллизации карбонатных пород, известняков и доломитов. Примеси окислов железа, углистого и других веществ окрашивают обычно белый мрамор в желтый, красный, темно-серый и другие цвета. Мрамор известен как облицовочный камень, Используется - для скульптурных работ.

Гнейсы — породы довольно сложного минерального состава, образуются за счет метаморфизма как магматических, так и осадочных пород. Первичномагматические гнейсы называются ортогнейсами, а первичноосадочные — парагнейсами. Главные породообразующие минералы гнейсов — полевые шпаты, кварц, слюда. Второстепенные минералы —гранаты, пироксены, роговая обманка и др. Структура гнейсов — полнокристаллическая, мелкозернистая, крупнозернистая и порфировидная, текстура— гнейсовидная.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70524. Синхронизация генератора развертки 593 KB
  Поскольку сигнал и напряжение развертки поступают от разных источников через некоторое время изза нестабильности генераторов установленная кратность периодов будет нарушена. Решение задачи возможно лишь при синхронизации генератора развертки осциллографа исследуемым сигналом...
70526. Добавочные сопротивления 87.5 KB
  Добавочные сопротивления являются измерительными преобразователями напряжения в ток. Добавочные сопротивления могут состоять из одного или нескольких резисторов и служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров и других приборов имеющих параллельные цепи как например...
70527. Классификация приборов непосредственной оценки 829.5 KB
  В зависимости от возможных значений токов и напряжений в измеряемых цепях приборы непосредственной оценки подразделяют на микроамперметры, миллиампер метры, амперметры, килоамперметры, милливольтметры, вольтметры и киловольтметры.
70528. Калибратор 23 KB
  Калибратор предназначен для проверки (и при необходимости установки) правильности цены деления по оси Y и длительности развертки (цены деления по оси Х). Калибраторы могут быть раздельными по амплитуде и по длительности или объединенными.
70529. Синусоидальная развертка 157.5 KB
  Если на пластины подать напряжения совпадающие по фазе то на экране получится изображение прямой линии с наклоном 45. При сдвиге фаз в 45 или 135 на экране получится изображение эллипса большая ось которого наклонена по отношению к горизонтальной оси.
70530. Генератор развертки 25.5 KB
  Генератор развертки отключается когда переключатель входа установлен в положение ВХОД Х. Требования предъявляемые к напряжению развертки. Период развертки равен n периодам сигнала где n целое число основное условие получения устойчивого изображения.
70531. Структурная схема осциллографа 1003 KB
  Из этих сигналов в устройстве запуска формируются импульсы синхронизации с длительностью кратной периоду исследуемого сигнала запускающие генератор развертки в моменты времени соответствующие одной и той же фазе исследуемого сигнала. На вход Х может также подаваться внешний сигнал...
70532. Измерение индуктивности и добротности 127.5 KB
  Индуктивность взаимную индуктивность и добротность измеряют мостом переменного тока с произведением балансных плеч рис. Взаимную индуктивность измеряют мостом переменного тока при согласном и встречном включениях двух катушек.