|
Реферат: Леции по общей геологии (Геология)
Эндогенные процессы.
Эндогенные процессы – это внутренние процессы и связанные с
взаимодействием земной оболочки земли с внутренними сферами земли.
Наиболее отчетливо эндогенные процессы проявляются в следующих процессах:
1.Магматизм и его виды – это процесс движения магмы к поверхности земли
(и излияние в некоторых случаях). Магматизм может быть интрузивным
(глубинный или плутонизм) и эффузивным (поверхностный или вулканизм).
2.Явление землетрясения.
3.Колебательные движения земной коры. Колебательные движения происходят
очень медленно. Поднятие происходит на несколько миллиметров в год.
4.Складчатых и разрывных дислокаций. Складчатость – это все неровности
земной коры – орогенез. Разрывные дислокации происходят в результате
движения. Наиболее подвижные складчатые области называются – геосинклиными.
Участки со слабой тектонической активностью называется – платформы.
Процессы преобразования г.п. в результате эндогенных явлений называется
метаморфизм.
Магматизм.
Вулканизм – извержение вулканов, т.е. излияние магмы на поверхность.
Категории и типы вулканов.
Вулканы действуют периодически и разделяются на следующие группы:
1. Действующие вулканы (вулканы Камчатки, Курильские острова).
2. Уснувшие вулканы (Эльбрус, Арарат и некоторые другие вулканы Кавказа)
3. Потухшие вулканы (Закарпатье, Дальний Восток, Кавказ).
Характер извержения вулканов зависит от состава лавы, от наличия и
количества газов, от глубины расположения магматического очага. Магма
основного состава является жидкой и очень подвижной, содержит небольшое
количество газов. Извержение такой лавы происходит спокойно. Магма кислого
состава – вязкая и мало подвижная, извержения сопровождаются выбросами
большого количества газов и большими разрушениями. Вулканы по типу делятся
на три категории: 1. Лавовая 2. Смешенная 3. Газово-разрывная.
|Категории |Тип |Типовой вулкан |
|Лавовая |Площадной |---------------|
| | |--------- |
| |Гавайский |Гавайские |
| | |острова |
| |Трещиноватый|Трещина, |
| |или |Скаптар (в |
| |Исламский |Исландии) |
| | | |
|Смешенный |Страмбалийск|Страмбатия |
| |ий |(Италия) |
| |Вульканский |Вулькана |
| | |(Италия) |
| |Этно-везувеа|Этна, Везувий |
| |нский |(Италия) |
| | | |
|Газово-Взр|Мерапийский |Мерапий |
|ывной | | |
| |Пелейский |Монпеле (Малые |
| | |Антильские |
| | |острова) |
| | | |
| |Кат майский |Кат май |
| |Крокатауйски|Кракатау |
| |й | |
| |Газово-взрыв|Маоры |
| |ные воронки | |
| |или Маоры | |
| | | |
| |Байдайсански|Байдайсан |
| |й |(Япония) |
1. Лавовые
1. Площадной – В настоящие время не известен. Но предполагалось, что
извержения были в тритии, четвертые периоды. Лава образовывала большие
по площади озера.
2. Трещинный – Лава поднимается к поверхности по трещинам, которые могут
иметь большую протяжность.
1.3. Гавайский – излияние лавы происходит через трубу. Образный канал
которой заполняется базальтовой лавой.
2. Смешанный
1. Стромбалеонский – Лава почти всегда стоит в жерле вулкана и дает
красный цвет (т.е. над вулканом красное зарево). Извержения происходит
через небольшие промежутки времени и сопровождается взрывом большой
силы.
2. Вульканский - лава вязкая при соприкосновении с атмосферой быстро
затвердевает. Магматический очаг расположен близко к поверхности
3. Этна-Везувянский – в начале извержения происходит сильный взрыв с
выделениями газов. В результате чего на склонах конуса вулканов
образуются паразитические вулканы.
3. Газово-взрывная – вулканы этой категории извергают большое количество
газа, пара и малое количество лавы (иногда лава может отсутствовать).
Излившаяся лава по составу является кислого или среднего состава, т.е.
вязкая. Магматические очаги расположены глубоко и по этому лава иногда
не достигает поверхности.
1. Мерапийский – извержения сопровождаются выделением большого количества
газа. Лава Андезитого состава (т.е. 55% SiO2). Извержения
сопровождаются горячими каменно-грязевыми потоками.
2. Пелейский – Вязкая мало подвижная лава. Извержение происходит в два
этапа.
1. Первый этап выделяются газы с температурой равной 8000С
2. Второй этап изливается вязкая лава.
3. Катмайский – лава по составу кислая.
4. Газово-взрывные воронки – это блюдце образованные воронки по краям,
которых расположены невысокие валы. Поэтому Моар напоминает карьер
вулкана.
5. Байденсойский – особенностью является большое выделение водяных паров.
Подводные вулканы.
В настоящее время зафиксировано более ста действующих подводных вулканов.
Извержение таких вулканов характеризуется изменением температуры, состава
воды и появления на поверхности продуктов вулканического извержения.
Потухшие вулканы.
Формы интрузивных магматических тел.
Форма и размеры интрузивных тел зависят от количества магмы внедряющейся
в породы, от количества энергии внедряющейся в породу, от характера
вмещающих пород, интрузивные тела могут быть согласными и несогласными.
Согласные не разрывают пласты вмещающих пород располагаясь по отношению с
ним. Несогласные тела нарушают залегание вмещающих пород.-
По глубине залегания выделяют. Абсолютные интрузивные тела, гиб
абиссальные, поверхностные.
|Поверхностны|[pic] |
|е | |
|Гиб |[pic] |
|абиссальная | |
|Абиссальная |[pic] |
Тела абиссальной зоны.
Батолит – тело неправильной формы, которое расширяется к глубинным частям
абиссальной зоны.
Гаптолит – это тело, которое вытянуто горизонтально, и также как батолит
расширено к низу.
Шток – это глубинное тело почти вертикальное, которое вытянуто в
переходной зоне, т.е. из абиссальной в гиб абиссальную.
Этмолит – почти вертикальное тело, которое расширяется в центральной
части абиссальной зоны.
Тела гиб абиссальной зоне.
Дайки – вертикальные интрузивные тела. Жилы – наклонные интрузивные тела.
Факколит – это тело, которое внедряется в сводовую часть складчатой
структуры.
Лаполит – это чаше–образное тело, которое внедряется в вогнутую часть
складчатой структуры.
Лакколит – это каравае образное тело.
Силн – интрузивное тело образующиеся в результате внедрения магмы во
вмещающие породы, в результате чего некоторые участки г.п. остаются
неизменным магмой.
Поверхностной зоны
Некк – внутренняя часть обелиска, где магма может находиться в жидком
состоянии.
Землетрясения.
Землетрясения – это движение земной коры, при котором возникают
тектонические нарушения, смещение г.п. Сейсмограф – прибор для измерения
землетрясения (построен по принципу маятника). Гипоцентр – глубинный центр
землетрясения. Эпицентр – поверхностный центр.
Складки, элементы складок, складчатые дислокации.
Все возвышености и незины в геологии называются складки. Складчатые
дислокации – это любые отклонения от первоначального залегания пластов,
которые происходят за большой промежуток времени (млн. лет).
|Складки делятся |
|Антиклинальные – это выпуклые |Синклинальные – вогнутые складки|
|складки | |
Ядро антиклинальной складки сложено более древними породами.
Элементы складок
Элементы залегания складок.
1. Простирание пласта.
2. Падение пласта.
Классификация складок.
1. Классификация по положению осевой поверхности. Складки.
Прямая складка (ось вертикальна).
Наклонная складка (ось имеет небольшое отклонение).
Лежащие складки (ось расположена почти горизонтально).
Поверхностные складки (ось складки составляет с вертикальной
плоскостью угол более чем 900).
2. По форме замка.
Гребневые складки (острый замок)
Сундучная складка. Широкий и острый замок.
Веерообразный замок (широкий замок с пережатым ядром).
Изоклинальная складка
3. Генетическая классификация, т.е. классификация по происхождению.
А) Параллельные складки (мощность пластов на крыльях и в замке одинаково).
[pic]
Б) Подобные складки (на крыльях большая на своде маленькая или наоборот).
[pic]
В) Конседиментационные – образовалось параллельно со временем накопление
осадков.
[pic]
Г) Диапировые складки (в свод диапировых складок внедряется любое
пластьчное вещество [гипс, соль, магматические породы]).
[pic]
Флексура – эот извилетость пластов слогающих складку.
4. По отношению длины и ширины.
А) Линейные складки (длина превышает ширину не более чем в 3
раза).
Б) Линейный хребет если более чем в 3 раза.
[pic]
В) бранхиантиклиноль (куполоя).
[pic]
|Брахиант|Брахинкл|
|и-инальн|и-альная|
|ая |складка |
|складка | |
[pic]
X – структура первого порядка
I – структура второго порядка
Группировка складок.
|[pic] |антиклинарий |
|[pic] |Синклинарий |
Типы складчитости.
Зависят от структуры отдельных складок (серебневидная, сундучнея).
Происхождение складочных нарушений.
Эндыенные складки делятся на:
1) складки сжатия.
[pic]
2) складки скольжения.
[pic]
3) складки раздавливания.
[pic]
4) дианоровые складки.
5) отраженные.
Если не в водной среде, то отраженные при движении отдельных блоков
фундамента.
Экзогенные складки.
Делятся на:
1) антиклинальные
2) инклинальные
3) складки выпирания
[pic]
4) складки уплотнения
[pic]
5) оползневые
[pic]
6) складки обрушения
[pic]
7) ледниковые
[pic]
Скорость и время образования складок.
Эпоха складчатости состоит из групп или фаз складчатости близких по времени
проявления. В истории развития Земли с начала палеозоя выделяется 5 фаз
складчатости:
1. Байкальская складчатость проявилась в подземном типе в начале келебрия
(образовались в прибайкалье, забайкалье, некоторые структуры Автралии).
2. Фаза каледонекая. Проявилась в ордовиское и силурийское
время (возникли геологические структуры Норвегии,
Шотландии, Америки).
3. Герцинская фаза складчатости сформировалась в каменно-
угольный, пермский период и характеризуется сильной
складчатостью (на территориях восточной Австралии на юге
Северной Америки, Казахстан)
4. Мезазойская фаза охватывает юрский меловой периоды
….9проявилось на Крымском полуостраве)
5. Австралийская появилась в меловое, послеогеновое время (самая молодая
складчатось, характерна для Америки, Индии, Африки, Австралии, на побережье
Тихого океана).
Разрывные или дизъюитивные нарушения.
Делятся на две группы:
1. разрывные нарушения без смещений (диоклазы).
2. разрывные нарушения со смещением (параклазы).
Диоклазы – трещены могут быть макротрещины и микротрещены.
Делятся на:
- Открытые
- Скрытые (закрытые).
Виды диоклазов:
1) Прямые
2) Коленчатые
3) Дугообразные
4) Кольцевые
Системы трещин.
|Радиальная система |Ветвящаяся |
|[pic] |[pic] |
|Концентрическая |Параллельная |
|[pic] |[pic] |
|Кулисообразные |Трещины оперения |
|[pic] |[pic] |
В осадочном массиве выделяют следующие виды диоклазов:
[pic]
Доклазы в иктрузивном массиве делятся на:
[pic]
Отдельность.
При выветривании образуется отдельность:
- продольные
- матрацевидные
Проклазы.
|Сброс |Взброс |
|[pic] |[pic] |
Сброс – система в которой один блок относительно другого падает вниз по
плоскости сместителя и плоть с сместителя наклоняется в сторону поднятого
крыла.
Сдвиг
Надвиг
Комбинированный (сбрососдвиг и взбрососдвиг)
Матоморфизм.
Это процесс преобразования горных пород (магматических и осадочных) под
действием различных факторов (температуры, давления).
Типы метаморфизма:
- динамометаморфизм (главный фактор – давление)
- термометаморфизм (главный фактор – температура)
- гидротермальный метаморфизм (вода и темпиратура)
- пневматолитоаый метаморфизм (газы)
- гидротермальный-пневматолитовый (вода, темпиратура и газы)
Виды метаморфизма:
1. Контактовый метаморфизм.
Обмен легких и тяжелый элементов – называется метасоматоз.
[pic]
Na, Ca Fe, Ni, Co
2. Региональный метаморфизм – процесс происходящий на больших территориях.
3. Ультраметаморфизм – процесс происходящий на большой глубине при
аномально высоком давлении и температуре.
Геология нефти и газа.
Нефть – смесь углеводородов, содержит кислородные, сернистые, азотистые
соединения. Если в нефти преобладает углеводороды метанового ряда, нефть –
метановая. Если в нефти преобладают углеводороды нафтенового ряда (CnH2n),
нефть нафтеновая. Если ароматического ряда (CnH2n-6), нефть –
ароматическая.
Состав нефти устанавливается путем разгонки и отбора фракций при
определенной темпиратуре:
До 100 – бензин первого сорта.
До 110 – бензин специальный.
До 130 – бензин второго сорта.
До 265 – керосин сорта «метеор».
До 270 – керосин обычный.
До 400 – отбор масленных фракций.
В зависимости от количества нефти делят на тяжелые (топливные
асфальтэновые) и на легкие (маслянистые, бензиновые).
По содержанию парафина выделяют:
1) безпорафиновые (1% парафина)
2) слабо порафиновые (1% - 2%)
3) парофинистые (более 2%)
По содержанию серы:
1) малосернистые (0,5% S).
2) сернистые (более 0,5% серы) – месторождения Татарстана и Башкирии.
По содержанию смол:
1) малосмолистые (до 8%)
2) смолистые (8-28%)
3) сильносмолистые (более 28%)
В нефти в небольших количествах присуцтвуют: йод, бром, натрий, магний,
хлор, калий, кальций, асмий.
Товарные качества нефти зависят от содержания в ней парафина. Чем больше
парафина, тем процесс добычи сложней и дороже.
Основные физические свойства нефти.
1) Плотность – (m/V, кг/м^3, гр/см^3) 0,73-1,06 плотность устанавливается
при t=20. Плотность воды при t=4 равна 1 гр/cм^3. Чем выше температура
нефти и больше в ней растворено газов, тем меньше ее плотность.
Следовательно плотность нефти в пластовых условиях будет ниже
плотности нефти добытой из скважины и дозированной. В лабораторных
условиях определяют плотность которая равна отношению массы некоторого
объема нефти к массе того же объема воды. В России плотность нефти
определяется при темпиратуре 20 градусов и сравнивается с массой воды
при температуре 4 градуса. В США масса объема нефти определяется при
темпиратуре 15.5 градусов.
2) Вязкость – это свойство нефти оказывать при определенных условиях
сопротивления частиц при движении относительно друг друга. За единицу
вязкости принимается вязкость такой среды, в которой на площадь 1 м^2
действует сила 1 Н.
3) Сжимаемость – определяется коэффициентом сжимаемости B=((b0 – bk)/
b0)/P, где b – объемный коэффициент, который равен отношению
некоторого объема нефти в пластовых условиях к этому же объему нефти в
стандартных условиях. P – разность давлений. B=(Vпл/Vст). Bк – при
конкретном давлении, b0 – объемный коэффициент при начальном давлении.
4) Давление насыщения – при снижении давления наступает момент, когда из
нефти пачинает выделятся газ.
Отбор глубинных проб нефти.
От качества отобранных проб будет зависеть точность характеристик
углеводородного сырья. Пробу отбирают из работающих скважин при помощи
специального пробоотборника. Чтобы установить из каких скважин следует
отбирать пробу необходимо изучить геологическое строение района, установить
сложность залегания продуктивных горизонтов. Техническое состояние скважины
должно гарантировать безопасную работу пробоотборника (исправны задвижки,
фонтанные трубы в диаметре не меньше 50,8 мм).
Если нефть парафиновая, то перед отбором пробы следует прочистить трубы.
Замерить давление (забойное и пластовое) и температуру. После подъема
пробоотборника пробу помещают в специальный контейнер, который преднозначен
для длительного хранения нефти под давлением).
При исследовании проб прлучаю следующие характеристки:
1) давление насыщения
2) растворимость газа в нефти
3) объемный коэффициент
4) сжимаемость
5) вязкость
6) плотность
Гипотезы происхождения нефти.
Гипотеза органического происхождения. Впервые эту гипотезу выдвинул
Ломоносов 1759 г. Нефть к осадочным горизонтам по химическому составу
компонентов практически идентична с органическим животным веществом
продуктивных газов.
Губкин и Траска в 1932-1933 гг. показали пути образования нефти из
органического вещества:
1) процесс образования осадков сопровождается отложением органического
вещества, которое может быть в рассеянном и концентрированном
состоянии. Органическое вещество может накапливаться не только в
глинистых породах как утверждалось ранее, но и в песчаниках,
алевролитах карбонатных породах.
2) Восстановительная среда образуется при длительном погружении осадков
содержавших органические вещества, что способствует увеличению
давления и повышению температуры, но создается условия для превращения
органического вещества в нефть. 90% месторождений нефти связаны с
осадочными пародами.
Гипотиза неорганического происхождения. Менделеев считал, что земля
проникает в недра Земли через разломы, взаимодействует с карбидами
металлов, образует углеводородные пары поднимающиеся по разломам,
концентрирующаяся и впоследствии образующие углеводароды или нефтяные
залежи. Это было доказано в лаборатории.
-----------------------
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Реферат на тему: Магматические горные породы
Когда магма прорвалась на поверхность
Гранитная магма, как никакая другая, содержит много кремнезема (до
70—75%), поэтому она вязкая и с больших глубин только изредка прорывалась
на поверхность. Вот почему вулканические породы, образовавшиеся из
гранитной магмы, распространены гораздо меньше.гранитов и на поверхности
встречаются довольно редко. По данным профессора С. П. Соловьева,
вулканические породы, возникшие из гранитной магмы, занимают всего 13,5 %
от площади распространения магматических пород в нашей стране, тогда как на
долю гранитов — пород, застывших на глубине, приходится 48,6 %. В геологии
такие лавы называют «кислыми». Название это, конечно, не отражает их
вкусовых качеств. Оно связано с высоким содержанием .
кремнезема в лавах. Его настолько много, что он не только насыщает все
основания, но и остается в избытке в виде свободного кремнезема (чаще всего
кварца). А кварц можно рассматривать как ангидрид кремневой кислоты.
Другая очень важная особенность кислых лав — небольшое количество магния и
железа, т. е. элементов, характерных для темноокрашенных минералов. К тому
же железо и магний значительно тяжелее кремния, алюминия, калия, натрия и
других элементов. Этим объясняется светлая окраска кислых вулканических
пород и их сравнительная легкость.
Когда в геологической литературе речь идет о кислых вулканических породах,
часто встречается слово «порфир». Оно не имеет отношения к порфире —
пурпурного цвета мантии, одевавшейся монархами в торжественных случаях. Но
косвенная связь здесь есть и заключается она в том, что некоторые
вулканические породы окрашены так же ярко, как и пурпурная мантия. Нужно
еще добавить, что порфиры, как и огромное большинство вулканических пород,
обладают характерной структурой (строением), которую называют порфировой.
В кислых вулканических породах в виде отдельных кристаллов (вкрапленников)
чаще всего видны кристаллы серого кварца и прозрачного полевого шпата с
блестящими гранями. Такие породы называют липаритами. Если вулканические
породы пережили сложную историю и «состарились», что запечатлено в
потускневших вкрапленниках полевого шпата, тогда их называют кварцевыми
порфирами.
Не только кислые, но и другие вулканические породы принято делить на
«юные», еще не затронутые «превратностями» геологической жизни, и «старые»,
перекрытые более молодыми толщами и изменившиеся под действием
циркулировавших по ним подземных растворов.
Нередко случается, что лава настолько быстро застывает, что атомы и группы
атомов не успевают собраться в постройки с правильным внутренним строением
— кристаллы. Тогда в застывшей лаве сохраняется неупорядоченное строение,
свойственное жидкости. Получается вулканическое стекло, которое,
по существу, представляет собой переохлажденную, чрезвычайно вязкую лаву.
На примере вулканического стекла легко проследить связь между внутренним
строением горной породы и ее свойствами. В отличие от кристаллов с их
правильным расположением ионов или других элементарных частиц и
соответственно способностью раскалываться вдоль некоторых плоскостей (вдоль
которых внутренние силы слабее всего) стекла лишены этого свойства из-за
неупорядоченного внутреннего строения. Вот почему при ударе они разбиваются
на куски неправильной формы с гладким изломом и острыми краями. Эта
особенность вулканического стекла была очень хорошо известна первобытному
человеку и широко использовалась при изготовлении оружия и орудий труда.
В кислой магме растворено много различных газов. Когда магма подходит к
поверхности и внешнее давление сильно уменьшается, из расплава начинается
бурное выделение газов. В одних случаях они только вспенивают лаву, и тогда
после застывания образуется очень пористая вулканическая порода — пемза,
своего рода каменная пена. Пустот в ней так много, а каменные перегородки
настолько тонкие, что пемза становится необыкновенно легкой. Ее средняя
плотность меньше единицы, и она плавает в воде. Небезынтересно, что
кубический метр пемзы имеет массу всего 300—350 кг, тогда как такой же
объем плотной лавы — не менее 2,5 т. Перегородки, разделяющие поры в пемзе,
состоят из вулканического стекла и, значит, достаточно крепкие, с режущими
краями. Поэтому пемза издавна используется как абразив для обработки
дерева, кожи и других не очень твердых материалов.
Нередко при извержении вулкана давление газов настолько велико, что лава
распыляется, а застывшие участки ее дробятся на глыбы и куски. Этот
обломочный материал вулканического происхождения может выбрасываться на
высоту нескольких километров. Глыбы и крупные обломки падают около места
взрыва, а мелкий материал в виде вулканического стекла и пыли
подхватывается ветром и уносится за сотни и
даже тысячи километров. Таким путем из обломочного материала вулканического
происхождения образуются своеобразные породы. По природе каменного
материала они сходны с вулканическими породами, а по способу накопления
напоминают осадочные. Общее название таких пород — пирокластические, что в
переводе с древнегреческого означает состоящие «из обломков огненного
происхождения». Сначала это рыхлый материал, а когда он слежится и
сцементируется, возникнут плотные породы. Их называют вулканическими
туфами.
Пирокластические породы очень разнообразны, и среди них есть и такие,
которые по внешнему виду похожи на лавы. Всего лишь несколько десятков лет
назад была раскрыта тайна происхождения огромных толщ горных пород,
встречающихся в Армении, Средней азии, на Дальнем Востоке, Северном острове
Новой Зеландии, в Северной Америке и других местах. Удивляло, что эти
породы, принимавшиеся за кислые лавы, занимают огромные площади в тысячи
квадратных километров, а их мощность измеряется многими сотнями метров. А
ведь хорошо известно, что кислая лава вязкая и не способна растекаться на
большие расстояния. Детальное изучение таких толщ показало, что они
образовались при мощных взрывах газонасыщенной лавы, ее капли и кусочки
падали на поверхность Земли в пластичном состоянии и спаивались в
компактную однородную массу. «Сваренные» туфы назвали нгнимбритами, что в
переводе с латинского означает «образованные огненным ливнем».
Игнимбриты возникли при особого рода вулканических извержениях, когда над
земной поверхностью в потоках раскаленного газа неслись капли и куски
пластичной лавы.
Игнимбриты — прекрасный естественный строительный материал. Они легко
поддаются скульптурной обработке, у них удивительно красивая расцветка — на
красном, оранжевом и коричневом фоне во многих .местах видны черные пятна.
Игнимбриты ты нашли широкое применение в строительстве. В столице Армянской
ССР Ереване можно любоваться новыми широкими улицами и проспектами,
застроенными оранжево- и коричнево- красными многоэтажными домами из
игнимбритов. Особенно красив ансамбль зданий на площади им. Ленина,
впитавший в себя традиционные особенности древней армянской архитектуры.
Игнимбрнты использованы и в облицовке Московского государственного
университета.
Декоративными бывают и кислые лавы, тогда они служат прекрасным материалом
для изготовления художественных изделий. На Урале, в окрестностях
старинного города Невьянска, у села Аятское издавна добывают нарядный
камень. Камнерезы назвали его аятским порфиром. Он широко использовался
Петергофской и Екатеринбургской гранильными фабриками. Цветная палитра
аятского порфира удивительно разнообразна: здесь светло-зеленый камень с
белесоватыми прожилками, желтоватый с зелеными пятнами, зеленый с черными
крапинками, черный, дымчатый и т. д. По своей природе аятский камень —
кварцевый порфир, его декоративная внешность создана крупными
вкрапленниками сероватого и желтоватого полевого шпата и секущими породу
каменными цветными минеральными жилами.
Когда магма застыла на глубине
Гранитная магма, застывая на глубине, превращается в граниты. Они
необыкновенно широко распространены. В современном строительстве гранитам
принадлежит очень большая роль. Достаточно, например, указать, что на
облицовку новых московских мостов потребовалось около трех тысяч вагонов
гранита!
Гранит не только красивый, но и надежный, крепкий и прочный камень, именно
поэтому на фундаментах из него покоятся монументальные здания. Гранитная
щебенка лежит в основании автострад. Брусчаткой из гранита выложены улицы
многих городов. По долинам рек обнажаются гранитные скалы, украшая пейзаж.
Замечательные свойства гранита как строительного и облицовочного материала
связаны с его минеральным составом и строением. Порода состоит в основном
из трех минералов: кварца и двух видов полевых шпатов (калиевого и каль-
циево-натриевого). В небольшом количестве встречаются слюда и роговая
обманка.
Окраска породы определяется цветом породообразующего минерала — калиевого
шпата. Есть граниты серые, розовые, мясо-красные, коричневые, зеленые и
даже синевато-серые и почти черные. Калиевый шпат — твердый минерал,
поэтому при полировке гранита получается гладкая зеркально-блестящая
поверхность. Особенно привлекательны грубозернистые граниты, своим видом
напоминающие цветную мозаику с причудливым рисунком.
Связь между минеральным составом гранитов и их свойствами понятна. Но по
каким признакам петрограф устанавливает образование гранита из магмы? Этот
вопрос очень интересный, и, отвечая на него, мы введем читателя в круг
одной из важнейших проблем современной петрографии.
О существовании гранитной магмы неоспоримо свидетельствуют кислые лавы,
извергавшиеся вулканами во все периоды геологической истории. А это значит,
что в недрах Земли находятся очаги кислого силикатного расплава. Когда
кислая магма покидает «родительское лоно» и, не дойдя до поверхности,
задерживается и медленно кристаллизуется, образуется полнокристаллический
гранит. Естественно, что в нем нет ни вулканического стекла, ни мельчайших
кристалликов, образующихся при быстром охлаждении. Магматический гранит
можно узнать под микроскопом. Изучая шлиф породы, мы заметим, что разным
минералам в разной степени присущи свойственные им формы кристаллов (рис.
19). Одни из них правильной формы (слюда) и, значит, образовались рано,
когда в расплаве не было других минералов, которые бы стеснили их рост. У
полевых шпатов часть контуров кристаллов естественная, другая вынужденная.
Значит, полевые шпаты кристаллизовались позже, когда они смогли частично
приспособиться к ранее появившимся минералам. А у кварца вовсе нет
свойственных ему контуров. Значит, кварц самый «младший» среди минералов
гранита, он кристаллизовался из расплава последним и занял оставшееся на
его долю пространство. О возникновении гранита из магмы свидетельствуют
также его секущие контакты с окружающими породами. Они указывают на то, что
вещество, из которого возник гранит, было жидким и внедрялось в трещины.
Подвижное состояние этого материала также доказывают обломки боковых пород
в граните.
Гранитная магма была сильно нагретой. Об этом убедительно говорят глубокие
изменения в породах, окружающих массивы гранитов. Они преобразованы до
неузнаваемости, перекристаллизовались и превратились в метаморфические
породы (роговики). Петрографы пришли к выводу, что гранитная магма
закончила кристаллизацию при температуре около
600—700 °С.
Нередко в массивах гранитов встречаются обломки чужеродных пород —
ксенолиты. Они привлекают пристальное внимание исследователей, так как дают
возможность заглянуть в недра Земли. По ксенолитам можно судить о горных
породах, через которые прошла магма и обломки которых захватила с собой.
Особый интерес вызывают граниты, переполненные закономерно расположенными
ксенолитами. Полосатость гранитов и удлинение ксенолитов изменяются
определенным образом от места к месту, намечая положение древних слоистых
толщ, часто сложно изогнутых.; Через гранит как бы «просвечивают» древние,
ранее существовавшие до них горные породы. Просвечивающие структуры говорят
о том, что гранитная магма застывала на месте своего образования, не успев
переместиться в более высокие горизонты земной коры.
Но граниты образуются не только из магмы. Еще в середине XIX в. родились
идеи о немагматическом происхождении гранитов. Теперь известно, что
немагматические граниты широко распространены в древнейших участках земной
коры, сложенных докембрийскими гнейсами и сланцами. Здесь гранитные породы
тесно переплетаются с метаморфическими, образуя сложные породы — мигматиты.
Увеличение гранитного материала приводит к тому, что мигматиты становятся
неяснополосчаты-ми и переходят в граниты с расплывчатыми остатками
первичных пород.
Вещество немагматического гранита никогда не было жидким, на его месте
находился инородный материал, который в твердом состоянии превратился в
гранит. Процесс преобразования негранитного вещества в гранит называется
гранитизацией или трансформацией, поэтому сторонников такого взгляда
называют трансформистами.
Они установили, что характерные минералы гранитов — калиевый шпат и
плагиоклаз, богатый натрием,— иногда образуются в песчаниках, сланцах и
даже в таких однообразных по составу породах, как кварциты. Это на первый
взгляд странное явление — наличие крупных правильных кристаллов, никогда не
образующихся в осадочных породах,— объясняется переработкой их вещества
газами и растворами, поднимавшимися из недр Земли. Газы и растворы
пропитали песчаники, сланцы и другие негранитные породы и образовали в них
крупные кристаллы калиевого шпата и плагиоклаза. Так возникли горные
породы, очень похожие на магматические граниты.
И все же немагматические граниты по ряду признаков отличаются от
магматических. Наблюдая их взаимоотношения с окружающими породами, мы
заметим, что они не внедрялись в них и не изменяли их. В шлифах под
микроскопом видно, что очертания зерен минералов неправильные, без
характерных для них контуров. И это понятно, ведь гранитизированные породы
возникли в твердом состоянии, а слагающие их минералы кристаллизовались не
в определенной последовательности, как в магме, а одновременно.
Как мы видим, граниты вызывают очень большой научный интерес. Вместе с
тем они играют немалую роль в жизни человека. С гранитами связаны
месторождения золота, серебра, вольфрама, молибдена, олова и многих других
ценных металлов. В последнее время выяснилось, что и сам гранит может
использоваться как руда редких элементов. Тончайшие спектральные и
химические анализы показали, что в гранитах содержатся почти все элементы
таблицы Менделеева. Известно, что в одном кубическом километре гранита
находится урана 10000 т, ниобия 84 000 т. Еще 20—25 лет назад мысль о
добыче редких элементов из гранита могла показаться фантастической. Но в
наше время техника позволяет выделить из гранита минералы редких элементов,
и поэтому гранит стал кладовой малораспространенных элементов. В Бразилии
из гранита получают тантал, в Африке ниобий, а в недалеком будущем гранит
станет обычной комплексной рудой. Из минералов-примесей будут получать
редкие элементы, а оставшиеся после обогащения полевой шпат и кварц найдут
широкое применение как сырье для изготовления разнообразной керамики и
стекла.
Когда магма обогащена газом
При застывании гранитной магмы не сразу возникает каменный массив. Сначала
с краев появляется твердая оболочка, она постепенно разрастается внутрь и
«оттесняет» к середине остаток гранитного расплава. Меняется при этом и сам
расплав, в нем становится все больше газов (ведь они почти не входят в
состав выкристаллизовавшихся минералов). Так образуется легкоподвижный
расплав, богатый парами и газами. В одних случаях он остается на месте и
застывает среди гранитов. В других случаях расплав покидает массив и
застывает в окружающих породах в виде жил и линз. Так из остаточной
гранитной магмы образуется особая порода — пегматит, состоящая главным
образом из полевого шпата и кварца.
Интересно, что всем пегматитам свойственны некоторые общие особенности.
Прежде всего, эти породы всегда крупнозернистые и даже гигантозернистые.
Нередко кристаллы полевого шпата прорастают кристаллами кварца клиновидной
формы, напоминая клинопись древних народов. Именно этой особенностью
объясняются другие названия пегматитов — «письменный», «еврейский» и
«рунический» камень.
Кристаллы некоторых минералов в пегматитах в длину нередко достигают
нескольких десятков сантиметров, а иногда и более метра. Так, в пегматитах
Северной Карелии, разрабатываемых для извлечения из них полевого шпата как
керамического сырья, длина кристаллов кварца достигает 1,5 м. В норвежских
пегматитах были встречены кристаллы калиевого шпата длиной до 10 м и массой
около 100 т. В начале прошлого века в Ильменских горах на Урале нашли
настолько огромный кристалл калиевого шпата, что в нем заложили
каменоломню.
Размер пегматитовых жил, линз и скоплений неправильной формы гораздо
меньше гранитных массивов. Лишь в некоторых случаях, например в бассейне р.
Мамы в Восточной Сибири, встречаются крупные массивы в несколько квадратных
километров, состоящие из пегматитов. Но пегматиты здесь не «чистые>, а как
бы пропитывают граниты и гнейсы.
К пегматитам издавна приковано внимание геологов и минералогов, потому
что некоторые минералы и химические элементы, очень редкие гости в
гранитах, в пегматитах как бы «сконцентрированы» и могут образовать богатую
рудуг Особый интерес вызывают минералы с редкими землями или радиоактивными
элементами. Это, например, ортит, в котором содержание элементов редких
земель достигает 3%. Можно также упомянуть минералы бериллия, лития и ряда
других элементов, которые обычно отсутствуют в гранитах и других
магматических породах. Все это позволяет считать пегматиты продуктами
затвердевания не самой магмы, а ее остатка, обогащенного газами. О большой
роли газов в пегматитовом расплаве говорят встречающиеся в пегматитах
минералы, содержащие различные летучие вещества. Это фтор- и борсодержащий
турмалин, топаз (в его состав непременно входят фтор и вода), слюда (ее
обязательной составной частью служит вода) и ряд других минералов.
Образование пегматитовых жил происходило при температуре 500—700 °С, т. е.
несколько ниже, чем гранитов.
Пегматиты имеют исключительную промышленную ценность. Из них добывают
слюду, полевой шпат, горный хрусталь, различные драгоценные камни и в том
числе изумруд, аквамарин, рубин, сапфир, топаз, аметист и др. Полевой шпат
некоторых пегматитов очень красив и используется как поделочный камень. Это
так называемый амазонский камень, или амазонит,— голубовато-зеленая
разновидность калиевого шпата. С давних пор он получил заслуженную
известность в камнерезном деле, а художественно-декоративные изделия из
этого поистине чудесного камня всегда привлекали к себе большое внимание.
Амазонит в России стал известен в 1784 г., когда на Южном Урале в
Ильменских горах обнаружили пегматитовые жилы с зеленым камнем. Минерал с
необыкновенно приятной окраской быстро завоевал симпатии любителей
декоративного камня и стал одним из важнейших поделочных камней. В
Государственном Эрмитаже в Ленинграде хранятся великолепные вазы,
столешницы и другие изделия из уральского амазо-нита, сделанные умельцами
Петергофской гранильной фабрики.
Амазонит относится к малораспространенным минералам. В нашей стране
месторождения амазонита, кроме Ильменских гор, найдены на Кольском
полуострове, в Прибайкалье, Казахстане и Средней Азии. До сих пор остается
загадкой цвет амазоннта. Более семидесяти лет назад академик В. И.
Вернадский обнаружил в амазоните Ильменских гор высокую концентрацию
рубидия (до 3,12 % Rb2O), и с того времени многие ученые считали, что
присутствие именно этого элемента вызывает окраску минерала. Но в последние
десятилетия неоднократно устанавливалось, что рубидий в значительных
количествах встречается и в неокрашенных полевых шпатах. Вместе с тем в
некоторых амазонитах его почти нет. Значит, окраска зеленого полевого шпата
не обязательно связана с рубидием.
Затем минералоги обратили внимание на то, что при прокаливании голубовато-
зеленый цвет амазонского камня исчезает и минерал приобретает
невыразительную белую, светло-желтую или светло-серую окраску. Потом
выяснилось, что обесцвеченному амазониту можно возвратить прежнюю окраску
под влиянием рентгеновских лучей.
Пожалуй, ближе всего к разгадке окраски стоит Б. М. Шма-кин. Он
предполагает, что зеленая окраска минерала вызвана двумя причинами:
особенностями строения кристаллов и значительным количеством элементов-
примесей, прежде всего рубидия, свинца, цезия и таллия. Дело в том, что
внутреннее строение амазонита максимально упорядоченное. А это значит, что
ионы кремния, алюминия, калия и кислорода в кристаллической решетке
расположены самым плотным образом. Когда же элементы-примеси захватили
места элементов-«хозяев» и, отличаясь от них своими размерами, нарушили
энергетику кристаллов—появилась характерная окраска амазонита.
| |
