Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются в результате охлаждения магмы – силикатного расплава, до температур 12000 – 8000 С. Сначала при высоких температурах выделяются и кристаллизуются более тугоплавкие железосодержащие минералы группы пироксенов и оливины, затем при Т ниже 11000С из более кислых магм выделяются светлые полевые шпаты и последним кварц. Отличительной особенностью магматических пород является преобладание в их составе минералов класса силикатов и, как правило, наличие двух или даже трех породообразующих минералов.

По расчетам ученых до глубины примерно 16 км земная кора построена на 95 % из магматических и метаморфических пород, из которых 60…70 % – магматические породы. При этом установлено, что около 90 % пород кристаллизуется на глубине, при высоких температурах – 1200 0
– 800 0С, и высоком давлении при медленном охлаждении магмы и выделении минеральных индивидов. Лишь 10 % магмы достигается земной поверхности, проявляется в виде катастрофических извержений вулканов, когда лава – излившаяся на поверхность и обогащенная газами магма, относительно быстро застывает на земной поверхности с образованием эффузивных пород.

Согласно Петрографическому кодексу [5] тип магматических горных пород подразделяется по фациальным условиям образования на два класса.

1. Класс плутонических или интрузивных, или глубинных (абиссальных) горных пород, отличающихся полнокристаллическими структурами и массивными, плотными текстурами, что объясняется относительной длительностью кристаллизации магмы в недрах земной коры на глубинах более 2 – 3 км.

2. Класс вулканических или эффузивных пород, отличающихся скрытокристаллическими, стекловатыми и порфировыми структурами и пузырчатыми или пористыми плотными текстурами, которые образовались при относительно быстрой кристаллизации магмы – лавы на поверхности Земли.

Кроме того, выделяют гипабиссальные или полуглубинные породы, образовавшиеся на глубинах менее 2…3 км до земной поверхности. Они характеризуются промежуточными свойствами с преобладание порфировидных структур. Они часто залегают в виде малых интрузий – даек, жил, силл (см. рис. 3).

Эффузивные породы подразделяются на кайнотипные и палеотипные. Первые – это относительно молодые – с возрастом до 70 млн. лет, породы пузырчатой текстуры и скрытокристаллических (порфировых) структур, а вторые – более древние, когда-то перекрывавшиеся молодыми эффузивными и осадочными породами, отличающиеся более плотной, иногда рассланцованной, миндалекаменной текстурой, а также тонкокристаллической и порфировой структурой. Влияние структур магматических пород и структурных связей между минералами на их прочность приводится в табл. 8 и 9.


 

Таблица 10

Выписка из ГОСТ 25100-2011 «Классификация грунтов». I Класс. Природных скальных грунтов

           
Класс Тип (подтип) Вид Подвид * Разновидности  
Скальные Магматические (интрузивные) Силикатные Ультраосновные Основные   Средние Кислые   Перидотиты, дуниты, пироксениты и др. Габбро, нориты, анортозиты, диабазы, долериты и др. Диориты, сиениты и др. Граниты, гранодиориты, кварцевые сиениты, порфиры и др. Выделяются по: 1 по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии; 2 плотности скелета грунта; 3 коэффициенту выветрелости, 4 степени размягчаемости; 5 степени растворимости; 6 степени водопроницаемости; 7 степени засоленности; 8 структуре и текстуре; 9 температуре.  
  Магматические (эффузивные) Силикатные Ультраосновные Основные Средние Кислые Пикриты, коматииты и др. Базальты, долериты, порфириты и др. Андезиты, трахиты и др. Риолиты, дациты и др.  
  Метаморфические Силикатные   Карбонатные Гнейсы, сланцы, кварциты, роговики, скарны, грейзены, березиты, пропилиты, вторичные кварциты, гидротермально измененные грунты и др. Мраморы и др.  
  Осадочные Силикатные Карбонатные Песчаники, конгломераты, аргиллиты, алевролиты, сцементированные глины Известняки, доломиты, мел, мергели    
   
   
    Кремнистые Сульфатные Опоки, диатомиты и др. Гипсы, ангидриты и др.    
    Галоидные Галиты и др. Бурые угли, битуминозные известняки    
    Органо-минеральные    
Элювиальные Минеральные Скальные грунты трещинных зон коры выветривания  
* Приведены наименования наиболее распространенных грунтов.  
                   

Продолжение табл. 10

II Класс. Природных дисперсных грунтов

             
Класс Подкласс Тип Подтип Вид Подвид Разновидности
Дисперс- ные Несвяз- ные Осадочные Флювиальные, ледниковые, эоловые, склоновые и др. Минеральные Крупнообломочные грунты Пески Выделяются по: 1 гранулометрическому составу (крупнообломочные грунты и пески); 2 числу пластичности и гранулометрическо-му составу (глинистые грунты и илы); 3 степени неоднородности гранулометрического состава (пески); 4 показателю текучести (глинистые грунты); 5 относительной деформации набухания без нагрузки (глинистые грунты); 6 относительной деформации просадочнос- ти (глинистые грунты); 7 коэффициенту водонасыщения (крупнообломочные грунты и пески); 8 коэффициенту пористости (пески); 9 степени плотности (пески); 10 коэффициенту выветрелости (крупнообломочные грунты); 11 коэффициенту истираемости (крупнообломочные грунты); 12 относительному содержанию органичес- кого вещества (пески и глинистые грунты); 13 степени разложения (торфы); 14 степени зольности (торфы); 15 степени засоленности; 16 относительной деформации пучения; 17 температуре
Органо-минеральные Заторфованные пески
Элювиаль- ные Образованные в результате выветривания: физического, химического, биологического Минеральные и органо-минеральные Крупнообломочные грунты и пески обломочных и дисперсных зон коры выветривания и почвы
Связные Осадочные Флювиальные, ледниковые, эоловые, склоновые и др. Минеральные Глинистые грунты
Органо-минеральные Илы. Сапропели. Заторфованные глинистые грунты и др.
Элювиаль- ные Образованные в результате выветривания: физического, химического, биологического Минеральные и органо-минеральные Глинистые грунты дисперсных зон коры выветривания и почвы
               

Таким образом, отличить интрузивную породу от эффузивной породы можно по строению: структуре и текстуре. Для первых кроме выше перечисленных характерна порфировидная структура — строение породы, когда на фоне полнокристаллической структуры выделяются еще более крупные вкрапленники минералов (порфиры), которые первыми кристаллизовались из магмы. Для эффузивных кайнотипных, иногда палеотипных горных пород характерна порфировая структура, когда основная масса породы имеет скрыто-тонко-кристаллическую (афанитовую или стекловидную) структуру, а на таком фоне выделяются крупные вкрапленники минералов (порфиры) размером от >1 мм.

Все классы магматических пород далее подразделяются по вещественному – минеральному и химическому, составу в зависимости от содержания кремнезема (SiO2) на четыре группы: ультраоснóвные, оснóвные, средние и кислые. Считается, что горные породы определенного состава кристаллизовались из магм соответствующего состава. От состава магмы зависит минеральный состав горных пород – качественное и количественное содержание минералов, а также их цвет. При этом у каждой интрузивной породы имеется свой эффузивный аналог, т.е. порода с аналогичным минеральным составом и соответственно цветом. Упрощенная классификация магматических горных пород приводится в табл. 11. Подробнее о магматических горных породах, формах залегания, особенностях распространения в земной коре и их значении, связи с ними руд металлов рекомендуется прочитать в других учебниках и пособиях [1, 2, 8, 10].

В целом, магматические горные породы, имеющие ионно-ковалентные виды жестких структурных химических связей, характеризуются высокой механической прочностью, и являются надежным основанием для различных зданий и сооружений и качественным строительным материалом. Однако полиминеральный состав, пестрая и разноцветная окраска этих пород способствуют их разрушению (выветриванию) на земной поверхности и вблизи нее. Образующиеся и пересекающие их системы трещин, с одной стороны, снижают качество строительных материалов, а с другой, облегчают их разработку и способствуют фильтрации подземных вод. Прочность и устойчивость пород зависит от структурных связей между минералами и самих структур (см. табл.8 и 9).