Магматические горные породы

Магматические (изверженные) горные породы – это породы, образовавшиеся в результате остывания и кристаллизации магмы.

Магма - огненно-жидкий силикатный расплав, содержащий различные элементы, их окислы и летучие компоненты (фтор, хлор, воду, углекислоту и др.).

В зависимости от условий, в которых происходит застывание магмы, магматические породы делятся на:

Глубинные (интрузивные) магматические породы – породы, образовавшиеся в глубине земной коры в условиях медленного охлаждения.

При этом различают собственно глубинные, или абиссальные, породы, образовавшиеся на значительных глубинах – 3-5 км и более (граниты, габбро), и полуглубинные, или гипабиссальные породы, образовавшиеся на незначительных глубинах – до 2-3 км - и представляющие собой промежуточные образования между глубинными и излившимися породами (тонкозернистые граниты).

Излившиеся (эффузивные) магматические породы - породы, образовавшиеся при застывании магмы в верхних горизонтах земной коры (например, лавовые потоки, изливавшиеся при извержении вулканов).

Химический состав магматических пород разнообразен. В том или ином количестве они содержат почти все химические элементы, главнейшими элементами, из которых состоят магматические породы, являются следующие: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H.

Следует отметить, что средний химический состав магматической породы не соответствует составу магмы, из которой она образовалась. Это объясняется тем, что многие составные части магмы (вода, углекислота, соединения Cl, F и прочие летучие соединения) при ее излиянии и застывании уходят из нее и не фиксируются в минералах пород.

Минеральный состав магматических пород также весьма разнообразен.

Главные породообразующие минералы магматических пород – кварц, полевые шпаты, слюды, роговая обманка, пироксен, оливин.

Второстепенные (акцессорные) минералы – апатит, циркон, магнетит, гематит, рутил, ильменит, титанит.

Вторичные минералы - хлорит, серицит, серпентин, эпидот, карбонаты и многие другие минералы.

Частота встречаемости минералов: полевые шпаты – 60 %, кварц – 12 %, амфиболы и пироксены – 17 %, слюды – 4 %, прочие силикаты – 6 %, остальные минералы – 1 %.

Второстепенные и вторичные минералы не играют существенной роли при определении типа магматических горных пород. Ведущее значение при этом имеют содержание кварца, состав полевых шпатов, а также относительное количество темноцветных и светлоокрашенных породообразующих минералов.

Минеральный состав магматических горных пород в значительной степени зависит от химического состава магмы и в основном определяется содержанием в ней следующих главных окислов: SiO₂, A₂O₃, Fe₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O и H₂O. Основными компонентами магматических пород являются кремнезем SiO₂ и глинозем A₂O₃.

По содержанию кремнезема SiO₂ магматические породы подразделяются на:

Ультраосновные – менее 45 % SiO₂;

Основные – от 45 % до 52 %;

Средние – от 52 до 65 %;

Кислые – более 65 %.

По химическому составу выделяют щелочные породы, характеризующиеся значительным содержанием щелочей (до 20 %) и меньшим по сравнению с кислыми породами количеством SiO₂ (около 40-55 %).

Структуры магматических пород. В зависимости от условий образования магма может закристаллизоваться полностью, частично или образовать стекловатую породу.

Для глубинных интрузивных пород характерны следующие структуры:

Полнокристаллическаязернистая структура – структура, когда вся масса породы имеет кристаллическое строение.

Равномернозернистая структура – структура, при которой кристаллы, входящие в состав породы, имеют примерно одинаковый размер.

Среди равномернозернистых пород (в зависимости от величины зерен) можно выделить крупнозернистые (размер кристаллов более 5 мм), среднезернистые (от 5 до 1 мм) и мелкозернистые (от 1 до 0,5 мм).

Пегматитовая структура – структура, возникающая при одновременной кристаллизации двух минералов, закономерно прорастающих друг друга (письменный гранит).

Для полуглубинных интрузивных пород характерна:

Порфировидная (неравномернозернистая) структура – структура, когда среди основной, обычно мелкозернистой массы рассеяны крупные вкрапленники минералов, например, полевого шпата.

Порфировая структура - структура, когда среди основной стекловатой или скрытокристаллической массы присутствуют хорошо образованные кристаллы отдельных минералов.

Для эффузивных пород характерны следующие структуры:

Стекловатая структура – структура, когда порода сложена аморфной, нераскристаллизованной массой. Она может плотной или пузырчатой стекловатого строения (обсидиан).

Афанитовая структура - структура, когда порода сложена скрытокристаллической массой.

Пойкилитовая структура отличается прорастанием одного крупного минерала мелкими зернами других минералов.

Текстуры магматических пород различают, исходя из пространственного расположения минеральных зерен и способа заполнения ими объема породы.

Массивная (однородная) текстура характеризуется равномерным распределением минеральных зерен во всей массе горной породы. Характерна для интрузивных и эффузивных пород.

Такситовая (неоднородная) текстура образуется при расположении минеральных скоплений в виде отдельных пятен.

Флюидальная текстура (текстура со следами течения) образуется в результате течения застывающей лавы. В этом случае минералы ориентируются в направлении движения лавовых потоков. Характерна для эффузивных пород.

Пористая текстура характеризуется наличием пустот и возникает при выделении газов из остывающей лавы. Свойственная эффузивным породам.

Миндалекаменная текстура (разновидность пористой текстуры) образуется при заполнении пустот в породе каким-либо минералом.

При гнейсовидной (сланцеватой) текстуре призматические и чешуйчатые минералы располагаются в породе параллельно друг другу. Обычно возникает по периферии интрузивных массивов. Возникновение ее объясняется движением магмы и односторонним давлением, действующим в момент образования породы.

Ультраосновные породы богаты окислами железа и магния при почти полном отсутствии глинозема и щелочей. Все ультраосновные породы тяжелые, удельный вес около 3-3,4. Они состоят исключительно из цветных минералов: оливина, пироксенов и роговой обманки. Отсюда и окраска их темно-зеленая, буровато-черная до черной. Второстепенными минералами являются хромит, магнетит, ильменит, самородная платина. Ультраосновные породы: интрузивные глубинные - перидотит, дунит, пироксенит, горнблендит; эффузивные и жильные - пикрит и кимберлиты, к которым приурочены коренные месторождения алмазов.

Основные породы содержат цветных минералов около 45-52 %, поэтому они темно-зеленого, иногда почти черного цвета. Все основные породы тяжелые, удельный вес 2,6-3,27. Главными породообразующими минералами являются основной плагиоклаз (от лабрадора до анортита) и пироксен, реже присутствуют оливин, роговая обманка и биотит. Интрузивные глубинные породы основного состава (габбро) менее распространены по сравнению с эффузивными, занимающимися иногда площади с сотни тысяч кв. км (базальты, диабазы).

Средние породы содержат 52-65 % кремнекислоты. Характеризуются большим содержанием светлых минералов, чем темных (типичны роговая обманка, биотит и реже – авгит). Это определяет светло-серую или серую окраску этих пород. Светлые минералы могут быть представлены калиевыми полевыми шпатами – ортоклазом и микроклином и плагиоклазами. Среди средних пород наиболее распространены интрузивные породы (сиенит, трахит, диорит) и реже – их эффузивные аналоги (андезит).

Кислые породы характеризуются высоким содержанием кремнекислоты (65-70 %), незначительным содержанием цветных минералов (3-12 %) и светлой окраской. Удельный вес их около 2,7. Для них характерно присутствие минерала кварца и значительное количество полевого шпата (ортоклаза), иногда кислого плагиоклаза, биотита (мусковита), реже роговой обманки и еще реже – авгита. Среди кислых пород наиболее распространены интрузивные породы (гранит) и реже – их эффузивные аналоги (обсидиан, пемза, липарит).

Щелочные породы характеризуются повышенным содержанием калия и натрия по отношению к алюминию. В их составе не хватает кремния для образования алюмосиликатов типа полевых шпатов, поэтому для щелочных пород характерно содержание нефелина, а в эффузивных разностях (сравнительно редко) – лейцита. Щелочные породы обычно светлоокрашенные и имеют небольшой удельный вес. Распространенность щелочных пород невелика. Примерно 0,4 % от всех магматических пород. Практическое же значение их очень велико, т.к. с ними связаны важные месторождения (апатит, редкоземельные минералы, циркон, титановые руды. Пример щелочных пород: нефелиновый сиенит.

Пирокластические породы. Магма всегда содержит некоторое количество газов и перегретых паров воды, которые при извержении взрываются. Вулканические выбросы состоят из раздробленных или распыленных продуктов извержений. Сюда относятся вулканический пепел и песок, лапилли и вулканические бомбы. В совокупности они называются пирокластическим материалом, для которого характерны угловатость обломков и отсутствие какой-либо сортировки. Пирокластический материал накапливается по склонам вулканов, оседает в долинах и подвергается цементации. В результате образуются горные породы, которые носят название - вулканические туфы. Они имеют примерно тот же химический состав, что и породившие их эффузии.