Магматические горные породы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Гранит — интрузивная порода с однородной текстурой и полнокристаллической структурой.
Базальт оливиновый — вулканическая порода с порфировой текстурой и неполнокристаллической структурой базиса.

Магматические породы (магматиты) — конечные продукты магматической деятельности, возникшие в результате застывания природного расплава (магмы — в недрах планеты или лавы — на её поверхности). Переход расплава в твердое состояние сопровождается полной или частичной кристаллизацией вещества. Магматические породы играют важную роль в строении Земной коры, образуя геологические тела различной формы и размера. Состав и структура магматитов весьма разнообразны, на чем основывается их классификация.

Систематика магматических пород[править | править вики-текст]

Принятая в России классификация магматических пород имеет простую иерархическую структуру. Во главе стоят 3 класса, выделяемые по относительной глубине кристаллизации[1]:

  • абиссальные горные породы (плутониты): застывшие на глубине с полнокристаллической структурой (син. интрузивные породы);
  • гипабиссальные породы: застывшие на небольших глубинах со скрытокристаллической, реже неполнокристаллической структурами (в частности, порфировой или афировой текстурами);
  • вулканические породы: застывшие на поверхности (вулканиты) или вблизи неё (субвулканиты) с неполнокристаллической, реже скрытокристаллической структурами (в частности, порфировой или афировой текстурами).

Основным признаком глубины кристаллизации расплава ввиду простоты диагностики является кристалличность породы. По этому признаку выделяют полнокристаллическую, скрытокристаллическую и неполнокристаллическую структуры горных пород. Основой более глубокой систематики служит ряд петрохимических и минералогических признаков. При этом выделяют отряды, семейства, виды и разновидности горных пород. Для определения верхних рангов используют содержания и отношения содержаний Si, Na, K — одних из основных компонент земной коры и потому ответственных за состав минеральных фаз и всей породы.

Шкала кислотности нормальных магматитов
Диаграмма TAS («сумма щелочей — кремнезём»). B (Basalt), O1 (Basaltic andesite), O2 (Andesite), O3 (Dacite), R (Rhyolite), T (Trachyte or Trachydacite), Ph (Phonolite), S1 (Trachybasalt), S2 (Basaltic trachyandesite), S3 (Trachyandesite), Pc (Picrobasalt), U1 (Basanite or Tephrite), U2 (Phonotephrite), U3 (Tephriphonolite), F (Foidite)

Отряды (ряды) выделяют по содержанию в породах кремнезёма SiO2 (по "кислотности", по "кремнезёмистости"). Всего определено 6 отрядов . В отдельных случаях выделяют также отряд редких некремнезёмистых пород.

Подотряды магматических пород выделяют по содержанию суммы щелочей (диоксидов натрия и калия). По "щелочности" определены 3 подотряда (нормальный, субщелочной и щелочной). Иногда выделяют также низкощелочной подотряд.

Семейства магматических пород занимают, таким образом, определенные поля на диаграмме «сумма щелочей — кремнезём» (диаграмме TAS[en], от англ. Total Alkali Silica), границы между которыми установлены подкомиссией по систематике магматических пород Международного союза геологических наук (МСГН). Имена всех семейств магматических пород нормальнощелочного и щелочного рядов приведены в сводной таблице.

Семейства магматических горных пород
Ряды

по кремнезёмистости

Ряды по щёлочности
Нормальные Щелочные
плутониты вулканиты плутониты вулканиты
Низко и

некремнезёмистые

Карбонатиты -- -- --
Ультраосновные (ультрабазиты) Оливиниты-дуниты

Перидотиты

Пикриты Мелилилитолиты

Фоидолиты

Пикриты щелочные

Мелилититы

Фоидиты у/о

Основные

(базиты)

Ультрамафиты основные

Габброиды

Пикробазальты

Базальты

Фоидолиты основные

Габброиды щелочные

Фоидовые монцогаббро

Фоидиты основные

Щелочные базальты

Фонолиты основные

Средние Диориты Бониниты-марианиты

Андезиты

Щелочные сиениты

Фельдшпатоидные сиениты

Щелочные трахиты

Тефрифонолиты

Фонолиты

Кислые Гранодиориты

Граниты

Лейкограниты

Дациты

Риодациты

Риолиты

Щелочные граносиениты

Щелочные граниты

Щелочные лейкограниты

Пантеллериты-комендиты
Ультракислые -- Кислые вулканические стёкла -- --
Диаграмма QAPF для плутонических пород
Диаграмма QAPF для вулканических пород

Виды магматических пород определяются их модальным минеральным составом. Для пород, не содержащих более 90 % темноцветных минералов и обладающих хорошей кристалличностью (то есть в основном для интрузивных и гипабиссальных) видовая принадлежность устанавливается на диаграмме QAPF (англ. Quartz — Alkali feldspar — Plagioclase — Feldspathoid (Foid)), рекомендованной подкомиссией по систематике магматических пород МСГН. В противном случае используется диаграмма TAS.

Разновидности магматических пород не регламентируются. Возможно использование различных собственных признаков для их выделения.

Связь цвета магматических пород и их состава[править | править вики-текст]

Существует зависимость между цветом магматической породы и содержанием в ней кремнезёма: чем его больше - тем светлее породы. Это связано с тем, что богатые кремнием минералы, как правило,светлоокрашенные. Содержание темноцветных (цветных) минералов в породе, подсчитанное в объемных процентах, называют цветным числом. Ультраосновные магматиты обычно имеют черный цвет и цветное число в диапазоне 95-100%, основные - темно-серый до черного с ц.ч. около 50%. Породы среднего состава характеризуются серыми окрасками и ц.ч. порядка 30%. Кислые и ультракислые магматиты отличаются светло-серым цветом (иногда до белых тонов) и ц.ч. <10%. Светлоокрашенные породы, в которых нет или не много цветных минералов, называют - лейкократовыми, в противном случае используют термин меланократовые породы. Тем не менее, в природе редко встречаются отклонения от указанных цветовых значений, в связи с особенностями минерального состава, а также поздними (эпигенетическими) изменениями облика породы (в частности, выветриванием и метасоматозом).

Визуальный осмотр с подсчетом цветного числа, а также определением текстуры (порфировой или афировой) и структуры (полнокристаллической или скрытокристаллической) позволяет делать обоснованное предположение о составе породы не только специалистам, но также любителям камня. Однако для точной диагностики видовой принадлежности необходимы знания минералогии и структурных (петрографических) особенностей магматических пород, а иногда и данные специальных лабораторных исследований.

Минеральный состав[править | править вики-текст]

В составе магматических пород выделяют породообразующие и акцессорные минералы. В отличие от породообрузующих, слагающих большую часть породы, акцессории образуют незначительную её часть (менее 1-5%), хотя присутствуют почти постоянно.

Особенности минерального состава[править | править вики-текст]

Оливин встречается, главным образом, в ультрабазитах. В породах среднего состава обычно присутствует роговая обманка, а в кислых — биотит. Магматиты щелочного ряда характеризуются присутствием амфиболов. Состав плагиоклазов (Na-Ca полевых шпатов) отражает степень кремнезёмистости пород: ультрабазиты не содержат их в числе главных минералов, базиты содержат богатые кальцием плагиоклазы (лабродор), средние — Na-Ca-плагиоклазы (андезин), а для кислых пород характерны Na-вые разновидности (альбит). Характерным минералом кислых пород является кварц, хотя он может присутствовать также и в средних, и в основных магматитах. Кварц образуется тогда, когда содержание кремнезёма в магме превышает, необходимое для образования силикатов. В то же время, кварц не встречается (за редким исклю­чением) в магматических породах совместно с оливином и никогда в одном парагенезисе с нефелином.

Присутствие оливина в породе служит признаком недостатка SiO2. Оливин выделяется только из магм, в которых содержание кремнезема недостаточно для образования пироксенов. При достаточном его количестве в расплаве оливин превращается в энстатит:

Mg2SiO4 + SiO2 = Mg2Si2O6
Форстерит         Энстатит

Аналогичным путём образуется нефелин, который присутствует лишь в щелочных породах, недосыщенных кремнезёмом. В случае насыщенности магмы кремнезёмом вместо нефелина образуется альбит:

NaAlSiO4 + 2SiO2 = NaAlSi3O8
Нефелин                  Альбит

Содержание в породе кварца отличается от концентрации кремнезёма (SiO2), хотя и зависит от неё, но также и от того, какие основания и в каком относительном количестве содержатся в породе. Ультрабазиты недосыщены кремнезёмом (на что указывает присутствие Ol), а кислые пересыщены (присутствие Qu), однако достаточно бедные кремнезёмом базиты не всегда им недосыщены. Насыщенные кремнезё­мом, не содержащие оливин и нефелин, разно­сти часто встречаются среди основных и средних магматических пород.

Под действием эпигенетических процессов (выветривания, метасоматоза) первичные минералы магматических пород замещаются вторичными. В частности, плагиоклазы замещаются серицитом и цеолитами; пироксены и амфиболы переходят в хлорит и эпидот

Химический состав[править | править вики-текст]

В химическом составе магматитов выделяют петрогенные и редкие элементы. Петрогенные химические элементы определяют фазовый (минеральный) состав породы, в то время как редкие входят в эти фазы в виде примесей. Состав магматитов, чаще всего, отражают концентрациями восьми элементов в форме их оксидов (петрогенных окислов): SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O и K2O, пересчитанных на 100% (по массе). Процентное содержание кремнезёма в породе служит определенным критерием её кислотности, в связи с чем термином «кислая порода» стали обозначать породы, богатые, а «основная порода» — бедные кремнезёмом, но обогащенные основаниями - СаО, MgO и FeO. Обратная зависимость между содержанием этих оснований и кремнезёма весьма ярка выражена в ряду кислотности пород.

Распространение[править | править вики-текст]

Магматические и метаморфические (в т.ч. переходные ультраметаморфические) породы доминируют в составе земной коры. Точное соотношение между ними не известно. На значительных площадях они скрыты под чехлом морских и континентальных отложений. На современной субаэральной и субаквальной поверхности магматические образования широко развиты в зонах современного вулканизма, в подвижных поясах (зонах древнего вулканизма) и на кристаллических щитах (зонах длительного воздымания), а также некоторых других.

Среди магматических пород наибольшим распространением пользуются базиты-ультрабазиты и гранитоиды, на что обращал внимание ещё Левинсон-Лессинг. Основные и ультраосновные магматиты преобладают над кислыми, слагая нижние глубинные слои земной коры. Меланократовые породы почти полностью образуют кору океанического типа, причем базиты слагают её "базальтовый" слой и верхнюю часть нижнего, а ультрабазиты - низы нижнего слоя, где представлены полнокристаллическими (интрузивными) разностями.

В отличие от тонкой океанической, в составе массивной континентальной коры широко развиты гранитоиды. Они образуют верхний "гранито-гнейсовый" её слой. Однако под ними базиты опять приобретают главенствующую роль. Нижний слой континентальной коры согласно предположениям В.В. Белоусова имеет "гранулит-базитовый" состав.[2]

Помимо прочего, выделяются участки земной коры, в пределах которых экстремально быстро и широко проявился вулкано- или плутоногенный магматизм, получившие название "больших магматических провинций" (large igneous province, LIP). С 11-ью такими провинциями связывают массовые вымирания живых организмов в истории Земли. В LIP входят как "большие плутоногенные провинции", так и "большие вулканогенные", в том числе трапповые поля, такие как Сибирское в России.

LIP на карте "геологических провинций"

Генезис[править | править вики-текст]

Основная статья: Магматизм

Магматические породы являются конечными продуктами магматической деятельности, обусловленной глобальным и неравномерным тепломассапереносом из мантии к поверхности планеты. Магматические расплавы зарождаются в нижней коре и мантии вследствие уменьшения давления и/или повышения температуры. Являясь менее плотными по отношению к вмещающим образованиям, они стремятся "всплыть" на поверхность. В процессе подъема происходит дифференциация магмы, что приводит к наблюдаемому разнообразию составов магматических пород. В случае достижения поверхности расплав извергается по эффузивном и/или эксплозивному механизму.

Выделяются несколько типов родоночальных магм. Выделяются несколько генетических серий магматических пород, порождаемых родоначальной (глубинной) магмой. Определено понятие единой примитивной магмы, отделяющейся от твердой фазы мантии.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Петрографический кодекс России: магматические, метаморфические, метасоматические, импактные образования. — 3 изд.. — СПб: ВСЕГЕИ, 2009. — 197 с.
  2. Хаин В.Е. Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. Ozon.ru. Проверено 30 октября 2015.

Литература[править | править вики-текст]