Характеристика метаморфических горных пород

Классификация метаморфических горных пород

Классификация метаморфических пород основана на структурных признаках и минеральном составе. Среди них выделяют породы: массивные (зернистые) - кварцит, мрамор; сланцеватые- гнейс и кристаллические сланцы различного минерального состава.

По генетическим признакам метаморфические горные породы подразделяются на регионально-метаморфические, контактово-метаморфические и тектониты.

По петрографическим признакам (минеральному составу, строению, сложению) различают петрографические группы метаморфических пород: метаморфические сланцы, кристаллические сланцы, гнейсы, мигматиты.

Связь между петрографическими признаками и генетическими типами: при региональном метаморфизме образуются кристаллические сланцы, гнейсы и другие; при контактовом – скарны, роговики.

В соответствии с видами метаморфизма в генетической классификации горных пород выделяют группы метаморфических пород регионального, контактового и динамометаморфизма.

Различия пород определяются петрографическим составом материнской породы и степенью метаморфических изменений. Степень метаморфизма определяется глубинностью условий образования.

В верхней зоне метаморфизма распространены тонкозернистые с совершенной сланцеватостью породы: филлиты, серицитовые, серицитово-хлоритовые, тальковые и тальково-хлоритовые сланцы, а также породы, не обладающие сланцеватостью – зелёно-каменные, тальковые и хлоритовые породы.

Физико-механические свойстваметаморфических горных пород во многом очень близки к магматическим, что обусловлено наличием у них жестких, преимущественно кристаллизационных связей. Метаморфические породы практически водонепроницаемы и за исключением карбонатно-доло-митовых разностей не растворяются в воде. Для большинства метаморфических пород характерна анизотропность свойств, обусловленная их слоистостью, сланцеватостью. Сланцеватостью определяется и значительная выветриваемость этих пород, а также пониженная устойчивость на природных склонах и в бортах искусственных выработок. Многие метаморфические породы образуют тонкоплитчатые или листоватые весьма подвижные осыпи. Особенно ярко это проявляется у слабометаморфизованных пород, например, у глинистых сланцев.

К породам, которые подверглись воздействию глубокого регионального метаморфизма и имеют наибольшее распространение, относятся гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы. Несколько реже встречаются мраморы и мраморизованные известняки, обычно они приурочены к областям древней докембрийской складчатости, где слагают массивы больших размеров.

При выветривании физико-механические свойства гнейсов изменяются особенно сильно. Наибольшей стойкостью обладают кварцевые гнейсы; полевошпатовые и биотитовые гнейсы выветриваются значительно интенсивнее. Наиболее прочными и устойчивыми метаморфическими породами к процессам выветривания являются кварциты. Обычно они слагают отдельные массивы мощностью до 100м и более или залегают в виде прослоев различной мощности в толще таких же высокометаморфизованных сланцев. Самое большое разнообразие физико-механических свойств наблюдается у кристаллических сланцев. От массивных метаморфических пород их отличает слоистость, сланцеватость, кливаж. Эти особенности вызывают резкую анизотропность их свойств, позволяющую раскалываться на тонкие, часто листоватые плитки. Сланцеватость и кливаж сланцев, особенно хлорит-серицитовых и глинистых, способствуют соскальзыванию и оползанию.

Своеобразную группу метаморфических пород образуют так называемые «зеленые» сланцы - хлоритовые, хлорит-серицитовые, тальк-хлоритовые. Они сравнительно устойчивы к воздействию химического выветривания, нелегко разрушаются при периодическом промерзании и оттаивании. По прочности они уступают вышеописанным сланцам. Наименее устойчивы к выветриванию глинистые сланцы. В воздушно-сухом состоянии они обладают значительной прочностью, но при водонасыщении довольно часто разваливаются. Эти породы хорошо противостоят химическому выветриванию, но при резком колебании температур (замерзание, оттаивание) легко разрушаются, образуя при этом на склонах подвижные, труднопроходимые осыпи. Насыщение этих осыпей водой после сильных ливней приводят к формированию в горных районах селевых потоков.

Карбонатные метаморфические породы могут образовываться как при региональном, так и при контактовом метаморфизме, главным здесь является наличие среди факторов метаморфизма значительных температур и давлений. Наиболее характерной породой этой группы является мрамор - перекристаллизованный известняк, структура и текстура которых диктуют физические и механические их свойства. Отличительной чертой мраморов среди метаморфических пород является их, хотя и слабая, но растворимость в воде, которая содержит углекислоту. Это определяет значительно меньшую закарстованность мраморных массивов, чем в толщах, сложенных известняками и доломитами. Мрамор довольно устойчив к выветриванию, сохраняет крутые, вплоть до «отвесных» природные склоны

Наиболее распространенной породой, образующейся при термальном контактовом метаморфизме, являются роговики. Для них характерна полная перекристаллизация исходного материала. Обычно это темные плотные породы, имеющие мелкозернистую структуру. Чаще других встречаются кварц-биотит-полевошпатового состава породы, образовавшиеся по пелитовому материалу. Все роговики устойчивы к выветриванию. Необходимо заметить, что на сложенных ими природных склонах формируются обвалы, курумы, крупнощебенистые осыпи.

Тектониты - породы, которые обычно не относят к кластическим метаморфическим, являются в то же время типичными представителями катакластического метаморфизма и включают в себя брекчии трения, катаклазиты, милониты. Это раздробленные, иногда перетертые породы различной степени цементации.

Брекчии трения состоят из различной величины обломков пород, как правило, необработанных, сцементированных тонкораздробленной массой тех же пород.

Катаклазиты отличаются от брекчий трения меньшим размером обломков. Они характеризуют начальные стадии изменения пород. Катаклазиты сохраняют во многом черты исходного материала, поэтому соответственно и различают катаклазиты гранитов, катаклазиты габбро и др. В целом эти породы еще сохраняют достаточно высокую прочность на раздавливание.

Милониты характеризуются резко выраженной рассланцованностью, по существу это микробрекчии (составные части милонитов распознаются только под микроскопом) грубо- или тонкополосчатой текстуры. Все тектониты в условиях естественного залегания имеют достаточно высокую плотность. Катаклазированные породы интенсивно выветриваются, относительно легко размываются, поставляя материал, формирующий осыпи и способствующий развитию других склоновых процессов.

Породы регионального метаморфизма. К породам регионального метаморфизма относятся мрамор, кварцит, глинистые сланцы, филлиты, кристаллические сланцы и гнейсы.

Кварциты (рисунок 45). Порода называется так потому, что состоит в основном из кварца. Образуются кварциты из кварцевых песчаников. Цвет белесый, серый, розовый. Структура полнокристаллическая, мелкозернистая, текстура компакто-вая, однородная или полосчатая. Имеют раковистый излом. Отличаются высокой твердостью и сопротивляемостью выветриванию. Кварциты используются как сырье для производства огнеупорного кирпича-динаса, как облицовочный материал. Железистые кварциты (содержат магнетит и гематит) являются первоклассной железной рудой.

Рисунок 45 - Кварциты

Мрамор (рисунок 46), так же как и кварцит, является мономинеральной горной породой, состоящей в основном из кальцита. Образуется при метаморфизме известняков и мелов. Цвет их белый, голубой, розовый. Метаморфизм мергелей приводит к образованию цветных, полосчатых, пятнистых мраморов.

Рисунок 46 - Мрамор

При перекристаллизации доломитов образуются доломитовые мраморы. Цвет их обычно желтый Структура у мраморов полнокристаллическая, мелко-, средне- и крупнозернистая, текстура компактовая. Бурно реагируют с разбавленной НС1 в куске, а доломитовые мраморы - только в порошке. Имеет небольшую твердость. Легко выветривается, особенно при воздействии воды и растворенных в ней хлора, углекислоты или серного ангидрида. Используются как облицовочный, статуарный и электроизоляционный материал.

Глинистые сланцы (рисунок 47) представляют собой слабо метаморфизированные глинистые породы. В их состав входят зернышки кварца, глинистые минералы, чешуйки серицита, хлорита, иногда кристаллы пирита и др. Глинистые сланцы тверды, не размокают в воде, имеют сланцеватую текстуру. Способны раскалываться на тонкие ровные плитки и пластинки с матовой поверхностью. Окраска очень разнообразна: зеленая, серая, бурая до черной. Практического применения не имеют.

Рисунок 47 - Глинистый сланец Рисунок 48 - Филлиты

Филлиты (рисунок 48)образуются в результате более глубоких преобразований глинистых сланцев при повышении давления и температуры. Состоят из кварца, биотита, полевых шпатов, серицита, хлорита и других минералов. Породы микрозернистые, полнокристаллические с тонкосланцеватой текстурой. Цвет их различный: зеленоватый, серый, черный. Блеск шелковистый.

Разновидностью филлитов являются кровельные сланцы (рисунок 49) - плотные, вязкие породы, хорошо раскалывающиеся на тонкие и ровные плиты. Используются как местный кровельный материал.

Кристаллические сланцы (рисунок 50) - еще более глубоко метаморфизированные сланцеватые породы, состоящие из мусковита, биотита, кварца, гранатов, графита, хлорита и других минералов. В зависимости от исходного состава глин и условий преобразования (температуры, давления) они могут называться слюдяными (мусковитовые, биотитовые, двуслюдяные), гранато-слюдяными, хлоритовыми, хлорито-слюдяными и т.д. Цвет их обусловлен окраской наиболее распространенных минералов, но иногда связан я с наличием таких примесей, как графит и гематит.

Рисунок 49 - Кровельный сланец

Сланцы имеют полнокристаллическую структуру, ярко выраженную сланцеватую или плойчатую (гофрированная) текстуру и шелковистый блеск. Наиболее широко распространены в земной коре слюдяные сланцы. Дистеновые сланцы служат сырьем в керамической промышленности для изготовления огнеупорных и кислотоупорных изделий.

Рисунок 50 – Кристаллические сланцы

Гнейсы (рисунок 51) - глубоко метаморфизированные породы, образующиеся из осадочных (парагнейсы) или магматических горных пород (ортогнейсы). В их состав входит кварц, полевые шпаты, слюды, авгит, роговая обманка, гранаты и др. минералы. Структура гнейсов полнокристаллическая с различной величиной зерен, текстура сланцеватая или ленточная, иногда массивная и очковая. Гнейсы по прочности уступают гранитам, легко выветриваются, превращаясь в грубоплитчатый щебень или в дресву. Используются как облицовочный материал (хорошо полируются), бутовый камень, щебень.