Натриево-кальциевые полевые шпаты

Плагиоклазы. Крайние члены ряда изоморфных смесей плагиоклазом называются альбит (Аb) – Na[AISi₃0₈] и анортит (An) = Ca[AI₂Si₃O_s], между которыми располагается ряд смешанных минералов.

Кристаллизуются плагиоклазы в триклинной сингонии. Спайность совершенная в двух направлениях под углом 86°24'. Простые, хорошо образованные кристаллы встречаются редко. Цвет – белый, серовато-белый, серый до черного, иногда с зеленоватым и синеватым оттенком (лабрадор). Блеск – стеклянный; твердость – 6-6,5; удельный вес – 2,6-2,7; характерна двойная штриховка по косому углу их спайности. В основном образуются при кристаллизации магматического расплава, реже при гидротермальных процессах и метасоматическим путем (альбит).

 

Калиево-натриевые полевые шпаты

Ортоклаз, K[AISi₃0₈]. Удельный вес – 2,6; твердость – 6-6,5; спайность – совершенная по двум направлениям; цвет – светло-розовый, желтоватый, иногда мясо-красный; блеск – стеклянный; сингония – моноклинная. Происхождение магматическое и метаморфическое. Встречается главным образом в кислых, реже средних магматических породах.

Микроклин – K[AISi₃O₈]. Удельный вес – 2,54-2,57; твердость – 6-6,5; цвет – такой же, как и у ортоклаза, но встречается зеленая разность, на­зываемая амазонитом. Сингония – триклинная. Спайность – совершенная в двух направлениях. Отличается от ортоклаза по углу между плоскостями спайности (на 20').

Органические соединения

Органические соединения представляют собой сложные смеси, состоя­щие по преимуществу из С, Н, О, N, S. Частью это твердые тела (асфальт, торф, угли, горючие сланцы, янтарь), частью жидкие (нефть), частью газообразные (природные горючие газы). Удельный вес твердых и жидких каустобиолитов близок к 1. Твердость мала. По своему происхож­дению они связаны с процессами накопления и изменения растительных и животных остатков чаще всего в условиях недостатка кислорода (в вод­ной среде).

Янтарь, С₁₀Н₁₆О. Янтарь – смола ископаемых хвойных деревьев тре­тичного периода, затвердевшая от времени. Удельный вес – 1,05-1,09; твердость – 2,0-2,5; цвет – желтый, белый, бурый; встречается в виде не­больших округленных кусков, часто прозрачных, с матовой шероховатой поверхностью. Блеск – смоляной. Температура плавления – 250-400°. При трении о сукно электризуется. Структура – аморфная. Крупное месторожде­ние – на побережье Балтийского моря, западнее Калининграда. Используется в электротехнической, лакокрасочной промышленности и для изготовления украшений.

Приведем таблицу распределения минералов по некоторым показателям. Такие таблицы могут оказаться полезными при макроскопи­ческом определении минералов.

 

Таблица 3 Распределение минералов по показателям

 

По удельному весу
От 0 до 1	асфальт, озокерит
От 1 до 2	сильвин, мирабилит, янтарь
От 2 до 3	графит, сера, галит, кальцит, доломит, ангидрит, гипс, фосфорит, кварц, опал, боксит, серпентин, тальк каоли­нит, полевые шпаты, слюды, глауконит, лейцит, хлорит, нефелин
От 3 до 4	алмаз, сфалерит, флюорит, сидерит, апатит, корунд, лимонит, авгит, роговая обманка, оливин
От 4 до 5	барит, пиролюзит
От 5 до 6	пирит, гематит, магнетит
От 6 до 7	-
От 7 до 8	галенит
От 8 до 9	киноварь
От 9 до 10	-
Больше 10	золото, платина
По твердости
	тальк
От 1 до 2	графит, мирабилит, каолинит
	гипс, сера, сильвин, боксит, глауконит
От 2 до 3	золото, галенит, галит, пиролюзит, слюды, янтарь, киноварь, хлорит
	кальцит, барит
От 3 до 4	сфалерит, доломит, сидерит, ангидрит, серпентин
	флюорит, фосфорит
От 4 до 5	платина
	апатит
От 5 до 6	опал, авгит, роговая обманка, лейцит, нефелин
	полевые шпаты (ортоклаз), магнетит, гематит
От 6 до 7	пирит, оливин
	кварц
	топаз
	корунд
	алмаз
По форме кристаллов (по сингониям)
Триклинная сингония	микроклин, плагиоклазы
Моноклинная сингония	гипс, мирабилит, авгит, роговая обманка, тальк, ортоклаз, слюды, хлорит, глауконит
Ромбическая сингония	сера, барит, топаз, оливин
Тетрагональная сингония	пиролюзит
Тригональная сингония	кальцит, доломит, сидерит, корунд, гематит, киноварь
Гексагональная сингония	графит, апатит, кварц, нефелин
Кубическая сингония	золото, платина, алмаз, галенит, пирит, сфалерит, галит, сильвин, флюорит, маг­нетит
Скрытокристаллические	фосфорит, боксит, каолинит
Аморфные	янтарь, асфальт, озокерит, опал
	По цвету
	Белые	барит, мирабилит, каолинит, лейцит
	Желтые	золото, сера, пирит, янтарь
	Бурые	лимонит, асфальт, озокерит
	Розовые	ортоклаз
	Красные	гематит, киноварь
	Зеленые	роговая обманка, оливин, серпентин, глауконит
	Голубые	сильвин, корунд, ангидрит
	Фиолетовые	флюорит, аметист
	Черные	графит, пиролюзит, авгит
	Бесцветные (прозрачные)	алмаз, галит, кальцит (исландский шпат), гипс, кварц (горный хрусталь)
	По блеску
	Металлический	золото, платина, галенит, пирит
	Полуметаллический	пиролюзит
	Стеклянный	галит, сильвин, кальцит, ангидрит, барит, мирабилит, апатит, кварц, корунд, роговая обманка, оливин, полевые шпаты слюды, лейцит.
	Алмазный	алмаз, сфалерит, киноварь
	Смолистый	янтарь
	Жирный	графит, сера, опал, серпентин, тальк, нефелин, асфальт, озокерит
	Матовый	боксит, каолинит, глауконит
	По спайности
	Несовершенная	сера, пирит, апатит, кварц, корунд, оливин
	Весьма совершенная	галенит, сфалерит, галит, флюорит, слюды

 

 

ЭЛЕМЕНТЫ ПЕТРОГРАФИИ

 

Земная кора слагается разнообразными по происхождению и составу
горными породами. Они могут состоять из скопления зерен одного
какого-либо минерала (например, мрамор, состоящий из кальцита) или нескольких минералов (например, гранит, состоящий из трех минералов – полевого шпата, кварца и слюды). Изучением пород занимается ветвь геологии, именуемая петрографией. Горные породы, слагающие земную кору, в пределах, доступных изу­чению, естественно расчленяются на три больших группы:

магматические породы (95 % от общей массы горных пород)

осадочные породы и метаморфические породы (5 % от общей массы горных пород)

 

Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются в результате застывания и кристаллизации магмы при внедрении ее в земную кору или при излия­нии на поверхность в процессе извержения вулканов

Свойства магматических горных пород естественным образом зависят от положения остывающих магматических тел, от условий температуры и давления, от состава магмы, скорости ее застывания и т. д.

Магма при своем внедрении в земную кору образует тела различной формы. Среди них различают: 1) глубинные или абиссальные формы – батолиты (наиболее крупные тела, протягивающиеся иногда на несколько сот километров) и штоки, имеющие меньшие размеры; 2) полугдубинные или гипабиссальные формы. К ним относятся караваеобразные формы – лакколиты, чашеобразные – лополиты и чечевицеобразные – факолиты, а также различные трещинные внедрения, образующие жилы. При из­лиянии лавы на поверхность образуются потоки или покровы. Есть основание полагать, что и в настоящее время на глубине существуют участки, в пределах которых массы вещества расплавлены. В прошлом таких участков, по всей вероятности, было больше.

B том случае, если магма застывает на большой глубине, в условиях высоких давлений и в течение длительных периодов времени, получаются породы, которые характеризуются полным развитием кристаллов всех ми­нералов. Порода приобретает полнокристаллическую равномернозернистую структуру. Такие породы называются интрузивными или глубинными (интрузивные фации). К ним относятся граниты, сиениты, диориты, габбро, пироксениты, дуниты. В том случае, если магма выходит на поверхность (при вулканических извержениях), она теряет, в связи с уменьшением давления, газообразные компоненты и, становясь лавой, быстро застывает – получаются породы другого типа. Для них характерна или скрытокристаллическая структура, при которой кристаллы так мелки, что едва различимы, и ни один очаг кристаллизации не имел времени и условий для того, чтобы собрать вокруг себя сколько-нибудь заметное количество вещества, или мелкозернистая структура. Такие породы называются эффузивными или излившимися (эффузивные фации). К ним относятся липариты, трахиты, андезиты, базальты.

В некоторых условиях, особенно для вязких кислых лав, потерявших газовые компоненты, кристаллизация вообще оказывается невозможной, и порода приобретает облик стекла, содержащего порой бесчисленное множество пузырьков не успевшего выйти газа. Подобная стеклова­тая структур характерна для обсидианов, перлитов и пемз.

Интрузивные и эффузивные породы представляют собой крайние звенья в длинном ряду магматических образований. К промежуточному типу, т. е. к гипабиссальным породам, относятся такие, которые обладают пор­фировой или порфировидной структурой. В этом случае на общем фоне скрытокристаллической массы видны отдель­ные крупные кристаллы какого-либо одного минерала. К таким гипабис­сальным породам относятся кварцевые порфиры, гранит-порфиры, порфиры, сиенит-порфиры, порфириты, диорит-порфириты и др.

Текстура магматических горных пород зависит от особенностей кристаллизации, от формы отдельностей возникающих вследствие охлаж­дения застывшего расплава и других факторов. Для глубинных пород характерна массивная текстура, для излившихся – флюидальная (со сле­дами течения) и миндалекаменная, но иногда и массивная.

Магматические породы различают не только по их структуре, но также и по минералогическому и химическому составу. В магматических породах обычно встречаются такие минералы, как кварц и различные силикаты – в первую очередь, полевые шпаты, а затем пироксены, амфиболы, слюды, оливин и др. Но соотношение между содержанием кварца, полевых шпатов и цветных минералов (темные железомагнезнальные минералы из группы силикатов) в значительных пределах меняются, что определяет собой разнообразие магматических горных пород и кладется в основу минерало­гической классификации. При рассмотрении химического состава магма­тических пород важное значение имеет содержание в них кремнекислоты (SiO₂), которое положено в основу химической классификации. По содер­жанию кремнекислоты все магматические породы подразделяются на кис­лые, средние, основные и ультраосновные.

К кислым породам относятся такие, в которых окись кремния SiO₂ (как в виде кварца, так и других соединений) содержится в количестве 65-75 %. В средних – содержание SiO₂ от 65 до 52 %, в основных – от 52 до 40 % и в ультраосновных – менее 40 %. Кислым породам свойственны такие минералы, как кварц и калиево-натриевые полевые шпаты, основ­ным—цветные минералы – авгит, роговая обманка, оливин, а также средние и основные плагиоклазы. В итоге представим таблицу главнейших типов магматических горных пород, учитывая как состав пород, так и структуру.

 

Таблица 4 Схема классификации магматических горных пород

 

Группы	Форма зале­гания	Структура	Классификация магматических пород по содержанию SiO,
кислые (SiO2>65 %)	средние (SiO2 от 52 до 65 %)	основные (SiO2 от 45 до 52%)	ультраоснов­ные (SiO2<45%)
Эффузивная	Потока Покровы	Стекловатая		Пемза, обсидиан
Скрытокристаллическая	Липарит	Дацит	Трахит	Андезит	Базальт
Гипабис-сальная	Штоки Дайки	Порфировая	Липоритовый порфирит	Дацитовый порфирит	Трахитовый порфирит	Андезитовый порфи­рит	Диабаз
Интрузивная	Лакколиты Лополиты Батолиты	Полнокристаллическая	Гранит	Гранодиорит	Сиенит	Диорит	Габбро	Дунит, перидотит, пироксенит
Минеральный состав	Кварц, кислые плагиок­лазы, биотит, роговая обманка, пироксены	Средние плагиоклазы, роговая обманка, био­тит, пироксены	Основные плагиокла­зы, пирок­сены, рого­вая обман­ка, оливин	Пироксены, оливин

 

Ультраосновные породы

Главными представителями ультраосновных пород являются дуниты, перидотиты и пироксениты, состоящие почти целиком из оливина, пирок­сена и амфибола. Полевые шпаты в этих породах или совсем отсутствуют, или имеются в очень незначительном количестве.

Дунит – состоит почти из одного оливина, нередко с примесью хромита и магнетита. Цвет светло-зеленый до темного, почти черного; удельный вес около 2,7; при изменении физико-химических условий переходит в сер­пентин (змеевик) с удельным весом более 3,0. Дуниты широко распростра­нены на Урале, где с ними связаны месторождения платины.

Перидотит – состоит главным образом из оливина, содержит также авгит. Цвет черный, с зеленоватым оттенком, Перидотиты обычно несут при­знаки изменения, которые выражаются в серпентинизации.

Близким к перидотиту является кимберлит, представляющий собой несколько измененную брекчиевидную горную породу, состоящую из сер­пентина, оливина и слюды. Кимберлитом выполнены трубки взрыва в Южной Африке. С ними связаны коренные месторождения алмазов.

Пироксенит – главная составная часть авгит, оливин присутствует в незначительных количествах. Цвет черный. В процессе серпентинизации выделяется входящий в состав породы никель.

 

Основные породы

 

Габбро – состоит преимущественно из основного плагиоклаза (чаще из лабрадора) и авгита, реже роговой обманки, а также отмечаются вклю­чения других минералов – магнетита; в измененных габбро добавляется пирит. Возможно присутствие оливина. Цвет в зависимости от содержания темноцветных минералов и от окраски плагиоклазов бывает серый, зеленовато-серый, темно-серый до черного. Структура средне- и крупнозернистая. Часто встречаются полосатые разновидности габбро. Крупнозернистая разновидность, состоящая целиком из лабрадора, носит название лабрадорита.

Диабазы – близки по составу к габбро. В составе – авгит, представляю­щий общий черный фон породы, и плагиоклаз, вкрапленный в массу авгита в виде отдельных небольших зерен, рассеянных по всей породе. Цвет зеленовато-серый (присутствие вторичной роговой обманки и хлорита). Структура равномернозернистая. Отличается высокой проч­ностью.

Базальты – излившийся аналог габбро. Структура мелкозернистая. Цвет черный, при выветривании приобретают серую и зеленоватую окраску. Базальты широко распространены, представляя продукт извержения многих современных вулканов. Для базальтовых потоков характерна столбчатая отдельность.

 

Средние породы

 

Характеризуются большим содержанием светлых минералов по срав­нению с основными породами.

Диориты. Минеральный состав – полевой шпат (кислый плагиоклаз) и роговая обманка примерно в равных пропорциях, а также авгит. В не­которых разностях содержится кварц (кварцевый диорит). Структура полнокристаллическая, среднезернистая. Окраска серая с зеленоватым оттен­кам. Известны переходы от диоритов к гранитам, с одной стороны, и габбро другой,

Диорит-порфиры. По составу соответствуют диоритам, но структура порфировидная,

Андезиты. По составу близки к диоритам, но, являясь эффузивной фацией, обладают скрытокристаллической структурой, иногда с порфировидными выделениями зерен темных минералов и плагиоклаза. Цвет серый и черный. Распространены довольно широкона Камчатке. Залегают в форме куполов, потоков и покровов.

Сиениты. В состав их входит калиевый полевой шпат, средние пла­гиоклазы и роговая обманка. Часто присутствует авгит. Кварца нет.

Сиенит-порфиры. По составу близки к сиениту, содержат порфировые выделения полевых – шпатов или цветных минералов.

Трахиты. Излившийся аналог сиенита. Породы того же состава, что и сиенит, иногда среди общей массы скрытокристаллического сложения все же заметны некоторые изолированные более крупные кристаллы орто­клаза. Окраска светлая.

Кислые породы

Граниты. Граниты состоят в основном из кварца и полевых шпатов и кислых плагиоклазов с примесью цветных силикатов, чаще
всего слюды, реже – роговой обманки, авгита. Структура полнокристаллическая, равномернозернистая или порфировидная. Кристаллы хорошо оформлены, иногда достигают сравнительно крупных размеров. Окраска светлая, обусловленная цветом полевого шпата. Граниты залегают в форме крупных тел – батолитов. Широко используются в строительном деле. Среди других пород магматического происхождения пользуются наибольшим распространением, выходя на огромных простран­ствах (в Карелии, на Урале, в Забайкалье и др.).

Гранит-порфиры. Состав тот же, что у гранитов. Образовались из тех порций магмы, которые застывали ближе к поверхности. Поэтому структура порфировидная: среди мелких зерен кварца выделяются своей величиной зерна полевого шпата.

Кварцевые порфиры. Состав тот же, но крупные кристаллы полевых шпатов выделяются еще резче: структура порфировая. Окраска различная: красноватые, бурые и другие тона.

Липариты – излившиеся аналоги гранитов, представляют собой продукты застывания кислых лав. Для них характерны весьма плотные структуры и стекловатые разности. При обилии в массе стекла полостей и пузырьков, заполненных не успевшим выделиться газом, образуются пемзы.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы распространены в наружных частях лито­сферы, где они занимают большие площади. Осадочные породы – это по­роды, являющиеся продуктом разрушения любых других пород, жизнедея­тельности организмов и выпадения из воздушной или водной среды ма­териалов любого происхождения – во всех случаях при поверхностном давлении и температуре.

Осадочные породы отличаются от магматических по ряду признаков: они слоисты, в то время как магматические породы обычно массивны. Если накопление осадков происходило в спокойных условиях, образовывалась горизонтальная слоистость, в иной обстановке формировалась косая и перекрестная слоистость. Они обычно пористы. В них содержатся ископаемые остатки животных и растений (фауны и флоры), тогда как в магматических породах такие остатки отсутствуют.

В соответствии с генетическими особенностями осадочные породы разделяются на 3 группы: 1) обломочные породы; 2) глинистые породы и 3) породы химического и органического происхождения.

Обломочные породы представляют собой продукты механического разрушения различных горных пород. Они могут быть подразделены по величине и форме слагающих их частиц, а также по степени цементации на грубообломочные породы (псефиты), песчаные породы (псаммиты) и алевритовые породы (алевриты).

Глыбы, щебень, дресва представляют собой остроугольные неокатанные обломки – продукты физического выветривания, накапливающиеся в непосредственной близости от места их первоначального коренного за­легания.

 

 

Таблица 4 Классификация гранулометрических элементов

 

Структурные элементы	Группы фракций	Отдельные фракции
названия	размеры частиц	названия	размеры частиц
Макроструктуры	Валуны (окатанные) и камни (угловатые)	>20см	Крупные Средние Мелкие	> 80 см 80...40 см 40...20 см
	Булыжник, галька (окатанные) и щебень (угловатый)	20...4 см	Булыжник и крупный щебень Щебень и крупная галька Мелкая галька и мелкий щебень	20...10 см   10...6 см   6...1 см
	Гравий (окатанный) и хрящ (угловатый)	40...2мм	Крупный Средний Мелкий Очень мелкий	40...20 мм 20...10 мм 10...4 мм 4...2 мм
Мезоструктуры	Песок	2...0,05 мм	Грубый Крупный Средний Мелкий Тонкий	2...1 мм 1... 0,5 мм 0,5...0,25 мм 0,25...0,1 мм 0,1...0,05 мм
	Пыль	0,05... 0,001 мм	Крупная Мелкая Иловатая	0,05...0,01 мм 0,01...0,005 мм 0,005...0,001 мм
Микро-структуры	Глина	<1 мкм	Собственно глина Коллоидная глина	1...0,25 мкм <0,25 мкм

 

Валуны образуются в результате переноса глыб, разрушенных горных пород реками, ледниками и т. п. В верховьях горных рек русла потоков нередко переполнены, хорошо окатанными крупными валунами, которые под воздействием живой силы воды медленно перемещаются вниз по течению.

Галька и гравий образуются также при переносе различных обломков реками, при перекатывании морен. При этом острые углы и грани быстро стачиваются и сглаживаются от трения их о дно водного потока и друг о дру­га, и крупные обломки постепенно измельчаются. Таким путем получаются окатанные галька и гравий. На берегах морей и в руслах рек часто наблюдается значительное скопление галечников и гравия. По характеру - окатанности гальки можно судить о дальности и путях переноса обломков от мест их коренного залегания, что имеет значение при поисках полезных ископаемых.

Конгломераты представляют собой сцементированные в результате процессов диагенеза рыхлые окатанные обломочные породы – валуны, галечники, гравий. Как правило конгломераты залегают в виде более или менее мощных пластов и по своему происхождению могут быть как наземными, так и морскими.

Песчаные породы (псаммиты). К ним относятся пески, состоящие из зерен различных размеров и по этому признаку разделяемые на грубозер­нистые, крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые. По минера­логическому составу они также характеризуются неоднородностью. В при­родных условиях часто встречаются однородные кварцевые пески, со­стоящие не менее чем на 95% из зерен кварца.

Песчаники представляют собой породу, образующуюся в результате цементации песков различными цементирующими веществами (железными соединениями, известковыми, кремнеземами и др.).

Алевритовые породы. К ним относятся алевриты, сложенные преиму­щественно мелкими частицами, размером от 0,1 до 0,01 мм. Они занимают, как бы промежуточное положение между песками и глинами. При неболь­шой примеси глинистых частиц (< 0,005) они близки по свойствам и внешнему виду к пескам. При значительном содержании глинистых частиц алевриты по свойствам приближаются к глинам. К ним могут быть отнесены супеси, суглинки, лёссы, лессовидные суглинки. Сцементированные алевриты называются алевролитами.

Глинистые породы (пелиты) сложены частицами менее 0,01 мм и содержат около 30% тончайших частиц менее 0,001 мм. Глины образуются в различных условиях: в морских, озерных, речных и др. и имеют большое значение в строении, наружной части земной коры, составляя около 60% от общего объема осадочных горных пород.

Аргиллиты представляют собой плотные, сцементированные кремнезе­мом глинистые горные породы.