Магматические горные породы

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

Магматические горные породы (син. магматиты) — конечные продукты магматической деятельности, возникшие в результате застывания природного расплава (магмы или лавы). Переход расплава в твёрдое 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 чём основана их классификация.

Основы систематики магматических пород[править | править вики-текст]

По относительной глубине застывания расплава выделяют 3 класса магматических пород: [1]

Плутонический класс объединяют породы, формировавшиеся в условиях мезоабиссальной и абиссальной фаций. При этом границы фаций глубинности не определены однозначно. Так, для абиссальных обстановок может указываться от 6-8 км (по Д.И. Горжевскому, В.Н. Козеренко, 1965) до 3-5 — 10-15 км (по В.И.Смирнову, 1982). Основным признаком глубинности ввиду простоты диагностики является степень раскристаллизации вещества (полная, скрытая, неполная). Плутониты отличаются полнокристаллической структурой, гипабиссальные породы - скрытокристаллической, реже неполнокристаллической. Вулканические породы обладают неполнокристаллической, либо стекловатой структурой. Реже встречаются скрытокристаллические разности. Для вулканитов, субвулканитов и гипабиссальных образований характерны порфировые текстуры, образованные крупными вростками кристаллов (порфиров) в однородной массе породы.

Шкала кислотности нормальных магматитов.jpg

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 горных пород.

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, определённые поля на диаграмме «сумма щелочей — кремнезём» ("TAS diagram" 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.

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 абиссальных и гипабиссальных) видовая принадлежность устанавливается на диаграмме QAPF (англ. Quartz — Alkali feldspar — Plagioclase — Feldspathoid (Foid)), рекомендованной МСГН. В противном случае используется диаграмма TAS.

Разновидности магматических пород не регламентируются и выделяются геологами по необходимости.

Минеральный состав[править | править вики-текст]

В составе магматических пород выделяют породообразующие и акцессорные минералы. Среди породообразующих выделяют светлоокрашенные (син. лейкократовые) и темноцветные (син. меланократовые, цветные).

Акцессорные минералы слагают менее 1-5% объема породы, однако их присутствие отмечается повсеместно. Среди акцессорий часто встречаются: циркон, апатит, рутил, монацит, ильменит, хромит, титанит, ортит, магнетит, хромит, пирит, пирротин и н.др.

Характерные особенности минерального состава[править | править вики-текст]

Для пород нормального ряда характерно присутствие кварца и полевых шпатов и "...отсутствие фоидов (фельдшпатоидов) и щелочных темноцветных минералов, а также пироксенов и амфиболов с высоким содержанием титана." [2] Состав Na-Ca полевых шпатов отражает кислотность магматических пород: базиты содержат богатые кальцием, тогда как кислые магматиты - богатые натрием разновидности плагиоклазов. Характерным минералом кислых пород является кварц. Он образуется тогда, когда содержание SiO2 в магме превышает, необходимое для образования силикатов (полевых шпатов и др.). В то же время, кварц не встречается в магматических фазах совместно с нефелином или оливином. Оливин встречается, главным образом, в ультрабазитах. В средних породах обычно присутствует роговая обманка, а в кислых — биотит. Присутствие оливина в породе служит признаком недостатка SiO2. Оливин выделяется только из магм, в которых содержание кремнезема недостаточно для образования пироксенов. При достатке его 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 оливина), а кислые пересыщены (присутствие кварца). Однако относительно бедные SiO2 базиты не всегда им недосыщены. Насыщенные кремнезё­мом, не содержащие оливин и нефелин, разно­сти часто встречаются среди основных и средних магматических пород.

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

Чем больше кремнзёма в породе, тем она светлее. Этот эффект обусловлен тем, что богатые кремнием породообразующие минералы, как правило, обладают светлыми окрасками. Содержание темноцветных минералов, подсчитанное в объемных процентах, называют цветным числом (ц.ч.). Ультрабазиты обычно имеют черный цвет (ц.ч. в диапазоне 95-100%), базиты - темно-серый до черного (ц.ч. ~ 50%). Породы среднего состава характеризуются серыми окрасками (ц.ч. ~ 30%). Кислые и ультракислые магматиты отличаются светло-серым цветом (ц.ч. <10%). В природе нередко встречаются отклонения от указанных значений, в связи с локальными особенностями магматизма, а также эпигенетическими изменениями пород, в связи с выветриванием и гидротермальной проработкой. При эпигенезе первичные минералы замещаются новообразованными (вторичными). В частности, плагиоклазы, чаще всего, замещаются серицитом и цеолитами. Пироксены и амфиболы переходят в хлорит и эпидот.

Визуальный осмотр с подсчетом цветного числа, а также определением текстуры (порфировой или афировой) и структуры (полно- или неполнокристаллической) позволяет делать обоснованное предположение о составе породы не только специалистам, но также и любителям камня.

Химический состав[править | править вики-текст]

В химическом составе магматитов выделяют петрогенные и редкие химические элементы. Петрогенные элементы определяют фазовый (минеральный) состав породы, в то время как редкие входят в эти фазы в виде примесей. Состав магматитов, чаще всего, отражают концентрациями ряда элементов в форме их оксидов (петрогенных окислов). "Главными оксидами магматических образований являются: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O и K2O, H2O" [3] . 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 палеотипные магматические образования широко развиты в пределах подвижных поясов и в областях длительного воздымания (кристаллических щитах, кратонах и пр.). 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" слой. Однако под ними базиты вновь приобретают главенствующую роль. Нижний слой континентальной коры согласно предположениям В.В. Белоусова имеет "гранулит-базитовый" состав.[4]

Помимо прочего, выделяются участки земной коры, в пределах которых экстремально быстро и широко проявился магматизм, получившие название "больших магматических провинций" (large igneous province, LIP). С 11-ю 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.

Семейства магматитов (таблица)[править | править вики-текст]

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 -- --

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. Ушакова Е.Н., Шелепаев Р.А., Изох А.Э., Сухоруков В.П., Никитин А. А. Магматические горные породы: систематика, номенклатура, структуры и текстуры. Геологический Музей НГУ.
  3. Саранчина, Галина Михайловна - Породообразующие минералы : (Методика определения кристаллоопт. констант, характеристика минералов) : Учеб. пособие - Search RSL. search.rsl.ru. Проверено 11 сентября 2016.
  4. Хаин В.Е. Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. Ozon.ru. Проверено 30 октября 2015.

Литература[править | править вики-текст]