Характерные признаки метаморфических пород

Классификация метаморфических пород

Классификация обломочных осадочных пород

Таблица 3

Важнейшие хемогенные и биогенные осадочные породы

Таблица 2

Подгруппы пород Хемогенные Биогенные
Карбонатные Известняк. Известковый туф. Мергель. Доломит Известняки (раковинные, коралловые, водорослевые). Мел
Кремнистые Трепел Диатомит. Радиолярит. Опока
Фосфоритные Фосфориты желваковые
Фосфориты ракушечниковые. Гуано
Галоидные Каменная соль. Сильвинит  
Сульфатные Гипс. Ангидрит  
Железистые Бурый железняк и др.  
Марганцовистые Марганцовистая порода  
Глинистые Глины. Аргиллиты  
Глиноземистые Бокситы  
Органи ческие Битумолиты   Асфальт. Озокерит. Нефть
Карболиты   Торф. Ископаемые угли. Горючие сланцы. Шунгиты

 

Диагностика хемогенных пород производится, прежде всего, по минеральному составу, а органогенных пород по составу преобразованных органических остатков. Например, кремнеземные панцири диатомей слагают диатомит; мел образован кальцитовыми остатками морских микроорганизмов. Хемогенные глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов исходных пород.

Биогенные породы, в значительной степени сложенные органическим веществом и его производными, образуют подгруппу органических (углеродных некарбонатных) пород. Органические породы делятся на битумолиты и карболиты.

К битумолитам относят углеводородные образования, не имеющие биоморфной структуры и более чем на 50% состоящие из углеводородов и их производных. Битумолиты включают горючие газы и газогидраты, газоконденсаты и нефти, полужидкие – мальты и твердые нафтиды (например, асфальт и озокерит).

Карболиты (твердые каустобиолиты) включают классы гумолитов (ископаемые угли и торф) и сапропелитов (горючие сланцы и шунгиты). В органическом веществе гумолитов преобладают преобразованные остатки высших растений[4], в сапропелитах остатки планктона[5].

Элементарные составляющие карболитов минерального и органического происхождения, как правило, имеют размерность до 50 мкм и различимы только под микроскопом. В минеральной составляющей карболитов преобладают алюмосиликаты, кремнезем и карбонаты. При сгорании минеральные компоненты переходят в аэрозоли, золу и шлак, часть разлагается до газообразного состояния. Органические микрокомпоненты карболитов с определенными диагностическими (морфологическими) признаками по аналогии с минералами и в отличие от них называют мацералами.

Гумолиты по степени углефикации (повышению доли Сорг) образуют ряд: торф→бурые угли→каменные угли→антрациты. Бурые угли независимо от цвета в образце имеют коричневую черту на бисквите, каменные угли — черную. При растирании черта каменных углей близких к бурым буреет. Среди углей при одинаковом содержании несгораемого остатка (золы) антрациты обладают наибольшей плотностью (>1,5) и твердостью (до 4). Невооруженным глазом по блеску в малозольных углях можно различить четыре составляющие (макроингредиента): витрен (блестящий), фюзен (матовый), кларен (полублестящий), дюрен (полуматовый).

Обломочные (терригенные) породы (кластолиты)- группа осадочных пород, образованная фрагментами ранее существовавших горных пород различного генезиса. В основу классификации обломочных горных пород положены их структура (размер частиц) и характер связи между частицами (цементации) (табл. 3).

  Структура пород (подгруппа)   Размеры обломков, мм Рыхлые породы Сцементированные породы  
обломки  
угловатые окатанные угловатые окатанные  
  Грубообломочная (псефиты)   > 100   глыбы   валунник брекчия: конгломерат:  
глыбовая щебеночная дресвяная валунный галечный гравилит  
100-10 щебень галечник  
10-2 дресва гравийник  
             
  Среднеобломочная (песчаные или псаммитовые породы)   песок: песчаник:  
2-1 грубозернистый  
1-0,5 крупнозернистый[6]  
0,5-0,25 среднезернистый  
0,25-0,05 мелкозернистый  
Мелкообломочная (пылеватые или алевритовые породы) 0,05-0,005 алеврит, лесс[7], ил алевролит  
Глинистая (пелиты)[8] <0,005 глина аргиллит  

 

Обломочные породы по составу цемента делятся на глинистые, карбонатные, кремнистые, железистые, фосфоритовые и др. Условно к обломочным относят породы коры выветривания[9], сложенные фрагментами исходных горных пород различного размера. Минеральный состав пелитов позволяет уточнить их классификационную принадлежность. Так обломочные горные породы сложенные более чем на 50% частицами кварцаразмером <0,005 мм считаются обломочными, а при преобладании в их составе минералов глин могут быть отнесены и к хемогенным горным породам[10].

Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа вулканогенно-осадочных пород (вулканический пепел, вулканический туф и др.), по генезису вещества являющихся магматическими, а по условиям отложения осадочными образованиями.

Метаморфические породы— естественные ассоциации минералов, образованные в толще земной коры в результате преобразования (метаморфизма) горных пород любого генезиса за счет внутренней энергии Земли при воздействии температуры, давления и в результате химических процессов. Обычно эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минерального, а иногда и химического состава и строения пород. При ультраметаморфизме происходит разложение слюд, талька, серпентина, хлорита и др. силикатов с освобождением воды, существенно снижающей температуру плавления минеральных зерен по их контактам.

Для метаморфических пород кроме массивной и очковой характерны ориентированные текстуры: сланцеватая, плойчатая, гнейсовая, полосчатая, волокнистая; структуры зернистая, кристаллическая, чещуйчатая, игольчатая, таблитчатая. Существуют постепенные переходы между исходными и вновь образованными метаморфическими горными породами (метаосадочные и метамагматические породы).

Метаморфические породы состоят из минералов устойчивых при повышенной температуре и давлении. Это преимущественно породообразующие минералы магматитов: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, магнетит, гематит, а также характерный минерал осадочных пород — кальцит. Такие минералы, как хлорит, тальк, серпентин, хризотил-асбест, гранат, графит образуются в ходе метаморфических процессов.

В зависимости от того, какой фактор (температура, всестороннее или одностороннее давление, геохимические процессы) играл ведущую роль при изменении горных пород, различают следующие виды метаморфизма:

— региональный метаморфизм проявляется на значительных участках недр, под воздействием высоких температур и литостатического давления, в течение длительного геологического времени;

— контактово-термальный метаморфизм затрагивает локальные участки недр, подвергшиеся воздействию повышенных температур в зонах прилежащих к магматическому очагу или каналу;

— контактово-метасоматический метаморфизм затрагивает локальные участки недр, подвергшиеся воздействию термальный растворов и газовых эманаций в зонах прилежащих к магматическому очагу или каналу;

— динамометаморфизм затрагивает локальные участки недр, подвергшиеся преобладающему одностороннему тектоническому воздействию (стрессу). Систематика метаморфических горных пород основывается на условиях преобразования и типе исходных пород (табл. 4).

Таблица 4

Вид метаморфизма Исходная порода Метаморфическая порода
    Региональный Угли Графитолит[11]
    Глины, аргиллиты Аргиллитовый сланец
Шиферный (аспидный) сланец
Филлиты
Кристаллический сланец
Парагнейсы
  Песчаники с кремнистым и глинистым цементом Кварциты
Слюдяно-кварцитовые сланцы
Кварцитовидные песчаники
Парагнейсы
Известняки, доломиты Мраморы
Кремнистые породы Яшмы
Мелкозернистые кварциты
Кислые и средние магматические породы Слюдяной сланец
Гнейсы
  Основные породы Зеленые сланцы
Амфиболиты
Эклогит
Ультраосновные породы Тальковый сланец
Серпентинит
Гнейсы, сланцы, амфиболиты Параграниты
  Контактово-термальный Угли Графитолит
Песчано-глинистые породы Биотитовый роговик
Основные и средние магматиты Амфиболовый роговик
  Карбонатные породы Известково-силикатный роговик
Мраморы
  Контактово-метасоматический Продукт изменения карбонатных пород Скарны
Продукт изменения пород богатых кремнеземом Грейзен Березит
Продукт изменения пород бедных кремнеземом Лиственит
Динамометаморфизм Любые породы Катаклазиты
Милониты

 

Характерные признаки наиболее распространенных метаморфических горных пород приведены в табл. 5.

 

Таблица 5

Текстура Минеральный состав Структура и особые свойства породы Название
    Сланцеватая, плойчатая Не различим Зеленая, серая мелкочешуйчатая порода; шелковистый блеск Филлит
Слюды, иногда кварц, гранат, графит и др. Средне-, крупночешуйчатая порода с преобладанием слюды; кварц плохо заметен Слюдяные сланцы
Хлорит, иногда кварц, слюды, кальцит и др. Чешуйчатая или листоватая порода серо-зеленого цвета Хлоритовый сланец
Тальк, кальцит, кварц Чешуйчатая, светлая, светло-серая, зеленоватая, мягкая, жирная на ощупь порода Тальковый сланец
  Массивная, полосчатая Серпентин, хризотил-асбест, иногда магнетит, хромит, тальк Порода серо-зеленая с пятнами темно-зеленого, белого, черного цвета, часто с прожилками хризотил-асбеста, иногда магнитна   Серпентинит (змеевик)
Полосчатая, гнейсовая, массивная Амфибол, плагиоклаз (часто белый), иногда гранат, кварц Кристаллическая зелено-черная порода, похожа на пироксенит, но с более сильным блеском   Амфиболит
Гнейсовая, очковая, полосчатая Кварц, полевые шпаты, биотит, иногда амфибол, пироксен, гранат Кристаллическая порода с ориентированной текстурой по составу похожая на гранит   Гнейс
  Массивная   Кварц Мелкозернистая, иногда сливная (отдельные зерна нельзя различить), белая, желтая, красноватая порода, искристая на изломе, похожа на плотный и крепкий песчаник   Кварцит
  Полосчатая Кварц, оксиды и гидроксиды железа, силикаты Тяжелая порода, состоящая из чередующихся светлых (кварцевых) и темных полос, часто магнитна Железистый кварцит (джеспилит)
Массивная, полосчатая, узорчатая Кальцит, доломит, иногда с графитом, серпентином и др. Порода зернистая белая, светло-серая, реже красноватая или желто-бурая, иногда рисунчатая, реагирует с HCl   Мрамор
  Массивная   Не различим Мелкозернистая крепкая серая, буровато-серая, темно-серая, темно-зеленая или черная порода, иногда розовато-серая   Роговик
  Массивная, пятнистая Гранат, пироксен, кальцит, плагиоклаз, амфибол, магнетит, сульфиды и др. Порода разнообразная по составу и внешнему виду с большим количеством пироксенов и (или) граната. Структура часто неравномерно-зернистая   Скарн
  Массивная Карбонаты, кварц, слюды, хлориты, пирит     Зеленоватая мелкозернистая порода   Лиственит
Таблица 10. Продолжение
Текстура Минеральный состав Структура и особые свойства породы Название
Массивная Кварц, слюды, пирит Светлая мелкозернистая порода, иногда с прожилками кварца Березит
  Массивная Кварц, слюды, иногда берилл, топаз, касситерит, вольфрамит, молибденит   Крупнокристаллическая белая, светло-серая, желтоватая порода   Грейзен
Брекчие-видная Обломки пород, руд, минералов Брекчиевидная порода Катаклазит
Сланцеватая, очковая Не различим Порода, состоящая из мелко перетертого материала первичных пород Милонит

 

Вопросы по теме

1. Дайте определение термину «горные породы».

2. Перечислите главные оксиды горных пород.

3. Что понимается под структурой горных пород?

4. Что понимается под текстурой горных пород?

5. Кратко охарактеризуйте распространенность горных пород различных типов в земной коре и на земной поверхности.

6. К каким классам относятся главные породообразующие минералы магматитов?

7. Какие магматиты относятся к кислым?

8. Какие магматиты относятся к средним?

9. Какие магматиты относятся к основным?

10. Какие магматиты относятся к ультраосновным?

11. Какие магматиты относятся к щелочным?

12. Какие магматиты относятся к интрузивным?

13. Какие магматиты относятся к гипабиссальным?

14. Какие магматиты относятся к эффузивным?

15. Какие горные породы относятся к хемогенным?

16. Какие горные породы относятся к биогенным?

17. Какие горные породы относятся к обломочным?

18. Кратко охарактеризуйте угли как горные породы?

19. Что собой представляют супеси и суглинки?

20. Что такое лесс?

21. Дайте краткую характеристику условий образования метаморфических пород.

 

[1]Вулканическое стекло – нераскристаллизовавшийся остаток силикатной магмы.

[2]Метасоматоз — замещение одних минералов другими с существенным изменением химического состава породы, часто с сохранением её объёма и твёрдого состояния при воздействии растворов с высокой химической активностью.

[3] Непосредственная связь с магмой не вызывает сомнений только у эффузивных пород (Даминова А.М., 1967).

[4]Высшие растения – многоклеточные преимущественно наземные растения. Обладают дифференцированными органами. В их химическом составе преобладает углевод — целлюлоза (клетчатка), образующая оболочки клеток.

[5]Планктон — совокупность простейших организмов, населяющих водоёмы, не способных противостоять переносу течениями. В состав планктона входят как растения — фитопланктон, так и животные — зоопланктон. По химическому составу в планктоне преобладают белки и жиры, образующие внутриклеточное содержимое.

[6] В 1 м3 крупнозернистого песка содержится более 1 млрд. песчинок.

[7] Лесс – пылеватая, однородная, пористая, обычно неслоистая рыхлая горная порода, состоящая из мельчайших зерен кварца, вторичных глинистых минералов и углекислого кальция (27÷90% кварца и силикатов, 4÷20% глино­зема, 6% и более углекислого кальция) с примесью других минералов. Часто содержит конкреции угле­кислого кальция. Макропористость типичного лесса > 50%. Лесс пронизан вертикальными канальцами, оставшимися после отмирания корней травы. Обладает просадочностью (самопроизвольным уменьшением объема при сильном увлажнении), анизотропностью в гори­зонтальном и вертикальном направлениях. Лесс может обра­зовывать столбчатые отдельности и вертикальные обрывы. В степных и полупустынных районах умеренного пояса Европы, Азии, Северной и Южной Америки на водоразделах, склонах и древних террасах речных долин покровы лесса занимают большие площади при мощности до 100 м.

[8]Супеси и суглинки — рыхлые горные породы, состоящие из глинистых, пылеватых и песчаных частиц. Супесь содержит 3÷10% (по массе), а суглинок 10÷30% глинистых частиц. Наиболее глинистые супеси и суглинки называются тяжёлыми, наименее глинистые — лёгкими. Песчаные и пылеватые частицы часто представлены кварцем. Глинистые минералы: каолинит, монтмориллонит и др. Иногда супеси и суглинки обогащены органическим веществом или водорастворимыми солями. Термин «супесь» и «суглинок» обычно применяют к породам континентального происхождения, а соответствующие им по составу морские отложения относят к группе глинистых песков и песчанистых (алевритистых) глин. Суглинки часто используются в качестве сырья для производства кирпича.

[9]Кора выветривания – геологическое тело, сложенное продуктами естественного разрушения (выветривания) горных пород.

[10] В 1 см3 глины содержится более 25 млрд. чешуек глинистых минералов.

[11] Горные породы более чем на 50% сложенные скрытокристаллическим графитом относят к графитолитам.