Магматические горные породы

МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Горные породы — это  агрегаты минералов определённого  состава. По своему происхождению породы делятся на магматические, рождённые  в недрах из вещества мантии; осадочные, образующиеся из уже разрушенных  и переотложенных (осаждённых) песка, глины, гальки, органических остатков; и метаморфические, испытавшие на себе изменения условий формирования пород, при которых может измениться их состав.

Как и следует из названия, магматические горные породы образовались из вещества магмы. На глубине магма  находится в расплавленном состоянии, но при подъёме к поверхности  она начинает затвердевать - прим. от geoglobus.ru. В зависимости от состава  и способа излияния магмы различают  несколько видов магматических  пород. Если магма застывает на глубине  и не выходит на поверхность, породы называют плутоническими. Когда происходит излияние магмы, как при вулканизме, то образуются вулканические породы.

Основные условия для  формирования плутонических пород  — большое давление, огромные температуры  и достаточное время для кристаллизации. Посмотрим на гранит — пожалуй, самую  известную плутоническую породу. Даже невооружённым глазом в нём  заметны кристаллики кварца, слюды, полевого шпата.

При вулканизме рождение пород  происходит так быстро, что кристаллы  не успевают сформироваться, поэтому  чаще всего вулканические породы похожи на однородную массу, в которой  лишь под микроскопом можно разглядеть маленькие кристаллы минералов. Присутствующие в магме газы при  подъёме и извержении быстро улетучиваются, оставляя после себя в породе многочисленные маленькие пустоты. В результате образуются пористые породы — туф  и пемза. Если расплав магмы не успевает раскристаллизоваться, получается вулканическое стекло обсидиан.

Самые распространенные магматические горные породы

Минеральный состав и  структурно-текстурные особенности  магматических горных пород как  показатели условий их образования. Магматические горные породы классифицируются по степени кислотности, минеральному составу происхождению, структуре  и т. п.

Наиболее распространена классификация магматических горных пород по химизму или степени  кислотности (содержанию в породе SiO2 — двуокиси кремния). По этому признаку магматические горные породы подразделяются на:

1) группу гранита-риолита:  граниты, гранодиориты, гранит-порфиры, риолиты, кварцевые порфиры;

2) группу диорита-андезита: диориты, диоритовые-порфириты, андезиты;

3) группу сиенита-трахита: сиениты, трахиты;

4) группу габбро-базальта: габбро, диабазы, базальты;

5) группу дунита-меймечита:  перидотиты, дуниты, пироксениты, кимберлиты, меймечиты;

6) группу нефелинового  сиенита: нефелиновые сиениты, фонолиты;

7) пирокластические  горные породы: туф, туффит, туфобрекчия;

8) пегматиты с характерными  особенности минерального состава,  структуры и генезиса.

Граниты состоят из нескольких минералов — полевого шпата, слюды  и кварца. Если кварцевые зёрна  почти всегда прозрачные, белого или  серого цвета, то полевые шпаты и  слюды имеют различные цвета. Именно они придают окраску гранитам - прим. от geoglobus.ru. Например, розовый  гранит свой цвет получил от розового полевого шпата. Этот великолепный камень часто используется для облицовки  станций Московского метрополитена, а также для изготовления многих памятников и монументов.

Базальты имеют очень  широкое распространение на поверхности  и внутри литосферы, ими сложен один из слоев земной коры. Эти породы в основном чёрного цвета. Известные  памятники природы — Мостовая Гигантов в Ирландии и Фингалова пещера в Шотландии сложены базальтами в виде пяти- и шестигранных «труб», образовавшихся при застывании лавы. При выветривании в условиях жаркого влажного климата базальты превращаются в красноватую породу латерит.

Состав магматических  горных пород

Магматические породы различны и по своему составу. С чем это  связано? Прежде всего с составом магмы, имеющей силикатный (преобладает  кремнезём SiO2) или алюмосиликатный (преобладают кремнезём SiO2 и глинозём А12О3 - прим. от geoglobus.ru) состав. Исходя из количества кремнезёма, магматические  породы подразделяются на кислые, средние, основные и ультраосновные.

Кимберлиты залегают в земной коре в виде трубок взрыва — магматических тел, достаточно компактных, цилиндрической формы, выходящих верхним концом на поверхность. К кимберлитам приурочены основные месторождения алмазов. Своё название эти породы, похожие на серый бетон, получили от посёлка Кимберли в Южной Африке, где находятся самые известные алмазоносные трубки взрыва. Одна из таких трубок за многие годы разработки превратилась в котлован, названный Большой дырой - прим. от geoglobus.ru. В России основные разведанные месторождения алмазов обнаружены в Якутии, они также связаны с кимберлитами.

Габбро образовались из магмы такого же состава, что и базальты, но в отличие от них на поверхность не излились, а застыли на глубине. Габбро выглядит как пятнистая порода, в которой пятна — это кристаллы плагиоклаза и пироксена. Общий цвет породы — зеленовато-серый, зеленовато-чёрный. С этими магматическими породами связаны месторождения полезных ископаемых, в том числе железа, меди, хрома.

Классификация магматических  горных пород

История создания научной систематики  восходит к прошлому столетию, классическим трудам К. Розенбуша, Ф. Ю. Левинсон-Лессинга и других основоположников современной петрографии-петрологии.

В основу классификации магматических  положен их генезис, химический и  минеральный состав.

• По генезису магматические горные породы подразделяются на эффузивные и интрузивные.
• Интрузивные породы образуются за счёт полной раскристаллизации магматического расплава. Образуются глубоко в недрах Земли (от 5 до 40 км) в течение большого времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Наиболее распространённые интрузивные породы - это граниты, диориты, габбро, сиениты.
• Эффузивные породы образуются за счёт излияния вулканических лав на поверхность Земли, или в её недрах в приповерхностных условиях (до 5 км). Наиболее распространённые эффузивные породы - это базальты, диабазы, андезиты, андезито-базальты, риолиты, дациты, трахиты.
• По степени вторичных изменений интрузивные породы делятся на кайнотипные, «молодые», неизменённые, и палеотипные, «древние», в той или иной степени изменённые и перекристаллизованные главным образом под влиянием времени.
• К эффузивным породам относятся также вулканогенно-обломочные породы, образующиеся при извержениях вулканов и состоящие из различных обломков пирокластитов (туф, вулканические брекчии). Такие породы называются пирокластическими.
• В основе химической классификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO₂) в породе. По этому показателю выделяют ультракислые, кислые, средние, основные иультраосновные породы, о чём подробно рассказывается при описании химического состава магматических горных пород. Чем больше SiO₂ в породе, тем она светлее.

Карбонатиты

Карбонатитами называют эндогенные скопления кальцита, доломита и других карбонатов, пространственно и генетически ассоциированные с интрузивами ультраосновного щелочного состава центрального типа, формирующимися в обстановке платформенной активизации. В настоящее время на земном шаре известно более 250 массивов ультраосновных щелочных пород. В России такие массивы известны в Карело-Кольском регионе, Сибири. Размещаются массивы на платформах и имеют различный геологический возраст. Среди них известны массивы докембрийского (Сибирь, Северная Америка), каледонского (юг Сибири), герцинского (Мурманская обл.), киммерийского (Сибирь, Бразилия) и альпийского циклов развития (большинство карбонатитов Африки). Карбонатиты образуют обособленную группу эндогенных месторождений в силу резко специфических геологических условий их образования.

Карбонатитовые месторождения  связаны только с платформенным  этапом геологического развития и ассоциированы  с комплексами ультраосновных щелочных пород. Массивы имеют трубообразную  форму, дифференцированный состав и  концентрически зональное строение. В них выделяют четыре главные  группы пород: 1) ранние ультраосновные (дуниты, перидотиты,пироксениты); 2) щелочные (мельтейгит-ийолиты, щелочные и нефелиновые сиениты); 3) ореолы вмещающих пород, подвергшихся щелочному метасоматозу и превратившихся в фениты; 4) карбонатиты . Массивы сопровождаются дайковой серией сложного состава, отражающего длительную и направленную эволюцию магматического очага и состоящую из разнообразных пород – от пикритовых порфиритов до щелочных пегматитов. Последовательно формирующиеся группы пород, образующие карбонатитовые массивы, размещаются в центростремительном направлении от периферии к центру и иногда в обратном, центробежном направлении. Примером последнего размещения может служить Ковдорский массив в Мурманской области. Центральная часть массива сложена оливинитами, образующими шток, далее располагаются прерывистым полукольцом пироксениты, а периферическая часть выполнена ийолитами и мальтейгитами. Карбонатиты в массиве представлены несколькими разновидностями: кальцитовыми карбонатитами, имеющими широкое распространение, доломитовыми карбонатитами, которые встречаются значительно реже, и доломито-кальцитовыми, возникшими большей частью в процессе доломитизации кальцитовых разновидностей пород. Многочисленные жилы и линзы, кальцитовых карбонатитов залегают в оливинитах центральной части массива и в щелочных породах его краевой зоны. Они группируются в отчетливо выраженную дугообразную зону и в ее пределах приурочены к серии кольцевых трещин-разломов, пологопадающих внутрь массива.

Карбонатитовые тела представляют собой штоки, конические жилы, падающие к центру массива, кольцевые жилы, падающие от центра массива, радиальные дайки. Штоки в поперечнике имеют размеры от сотен метров до нескольких километров, а жилы мощностью от 10 м при длине несколько сот метров до нескольких километров (1—2  км). Минеральный состав карбонатитов определяется наличием карбонатов, составляющих 80-99 %. Наиболее распространены кальцитовые карбонатиты, реже встречаются доломитовые, еще реже анкеритовые и совсем редко сидеритовые карбонатиты. В формировании карбонатитов установлена последовательность их образования – первым накапливается кальцит, далее доломит и анкерит. Остальные минералы в карбонатитах являются акцессорными, их более 150  разновидностей. Типоморфными минералами являются флогопит, апатит, флюорит, форстерит; редкими  —бадделеит, пирохлор, гатчеттолит - урансодержащий пирохлор, перовскит-кнопит-дизаналит, карбонаты редких земель (синеизит, бастнезит, паризит).

В карбонатитах установлен стадийный характер минералообразования: в первую стадию формируются крупнозернистые  кальциты с минералами титана и циркония; во вторую – среднезернистые кальциты с дополнительными минералами титана, урана, тория; в третью – мелкозернистый кальцит-доломитовый агрегат с ниобиевой минерализацией; в четвертую – мелкозернистые массы доломит-анкеритового состава с редкоземельными карбонатами. Текстура карбонатитов массивная, полосчатая, узловатая, плойчатая, структура – разнозернистая.

По составу полезных ископаемых, концентрирующихся в карбонатитах последние разделены на семь групп:

1. Гатчеттолит-пирохлоровые карбонатиты с содержанием Nb₂O₅ 0,1-1 %;
2. Бастнезит-паризит-монцонитовые карбонатиты с содержанием TR₂O₃ от десятых долей процента до 1 %;
3. Перовскит-титаномагнетитовые руды связаны с гипербазитами в ассоциации с карбонатитами;
4. Апатит-магнетитовые с форстеритом карбонатиты с содержанием железа 20-70 %, Р₂О₅ 10-15 %;
5. Флогопитовые скарноподобные образования, в коре выветривания формируется вермикулит;
6. Флюоритовые карбонатиты;
7. Сульфидоносные карбонатиты с медным оруденением при содержании меди 0,68 % и свинцово-цинковым.

Минеральные типы рудоносных карбонатитов отвечают различным уровням  их возникновения и последующего эрозионного среза.

Геологические структуры, определяющие положение и морфологию карбонатитовых тел внутри массивов, имеют один источник деформирующих усилий и  разделяются на две разновидности  по их морфологии. Центральные штоки  приурочены к цилиндрическим трубкам  взрыва. Карбонатитовые жилы приурочены к круговым структурам, среди них выделяют радиальные, кольцевые (падающие от центра), конические (падающие к центру).

Формирование массивов ультраосновных щелочных пород с карбонатитами  охватывает длительный интервал времени  и делится на четыре этапа магматической  эволюции, разобщенные перерывами внедрения  магматических пород:

1. образуются ультраосновные породы (дуниты, перидотиты, пироксениты);
2. щелочно-гипербазитовый этап с формированием биотитовых пироксенитов и перидотитов и мелилитсодержащих пород;
3. ийолит-мельтейгитовый этап характеризуется появлением пород от якупирангитов (крайне меланократовая бесполевошпатовая ультраосновная щелочная порода) до уртитов (существенно нефелиновая порода);
4. внедряются нефелиновые и щелочные сиениты. После этого возникают карбонатиты. Все этапы сопровождаются формированием комагматичных даек. Весь интервал времени, охватывающий становление массивов может охватывать несколько десятков и даже первых сотен миллионов лет.

Формы залегания  магматических пород

Формы залегания магматических  пород зависят от условий их образования. Наиболее разнообразные условия  могут возникать при формировании интрузивных горных пород, образование  которых происходит на разных глубинах при различных сочетаниях условий  давления, температуры, количества магмы, ее состава, а также тектонических  условий, при которых затвердевает расплав. Разнообразие условий приводит к образованию специфичных и  разнообразных форм залегания интрузивных  горных пород, называемых интрузивными массивами, или интрузивами, или  плутонами. Обычно на дневную поверхность  выступает только часть интрузивного тела.

По размерам (по площади  на карте) различают интрузивы крупные (более 100 км2 ) , средние (100-10 км2 ) и мелкие (менее 10 км2 ) . Интрузивные тела делятся  па секущие (интрузивы прорывают  вмещающие породы'), согласные (интрузивы  залегают согласно с вмещающими породами) и частично согласные (интрузивы  располагаются между складчатой и полого залегающей толщами). К наиболее широко распространенным секущим интрузивам относятся батолиты, штоки, дайки, магматические  диапиры. Основными согласными интрузивными телами являются лополиты, лакколиты, факолиты, силлы, а частично согласные  — гарполиты, магматические диапиры.

Глубинные интрузивные породы в земной коре образуют обычно батолиты, гарполиты, лополиты и крупные штоки, а полуглубинные — более мелкие тела: штоки, дайки, лакколиты, факолиты, силлы, магматические диапиры.

Условия образования вулканических  горных пород, формирующихся на земной поверхности, менее разнообразны. Эффузивные горные породы в зависимости от химического  состава лавы и особенностей излияния образуют покровы и потоки и связанные  с ними некки-жерла вулканов. Наиболее вязкие (кислые) лавы образуют вулканические  купола. Пирокластические породы имеют  такие же формы залегания, как  и осадочные: слой, линза.