Магматические горные породы

МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Горные породы — это  агрегаты минералов определённого  состава. По своему происхождению породы делятся на магматические, рождённые  в недрах из вещества мантии; осадочные, образующиеся из уже разрушенных  и переотложенных (осаждённых) песка, глины, гальки, органических остатков; и метаморфические, испытавшие на себе изменения условий формирования пород, при которых может измениться их состав.

Как и следует из названия, магматические горные породы образовались из вещества магмы. На глубине магма  находится в расплавленном состоянии, но при подъёме к поверхности  она начинает затвердевать - прим. от geoglobus.ru. В зависимости от состава  и способа излияния магмы различают  несколько видов магматических  пород. Если магма застывает на глубине  и не выходит на поверхность, породы называют плутоническими. Когда происходит излияние магмы, как при вулканизме, то образуются вулканические породы.

Основные условия для  формирования плутонических пород  — большое давление, огромные температуры  и достаточное время для кристаллизации. Посмотрим на гранит — пожалуй, самую  известную плутоническую породу. Даже невооружённым глазом в нём  заметны кристаллики кварца, слюды, полевого шпата.

При вулканизме рождение пород  происходит так быстро, что кристаллы  не успевают сформироваться, поэтому  чаще всего вулканические породы похожи на однородную массу, в которой  лишь под микроскопом можно разглядеть маленькие кристаллы минералов. Присутствующие в магме газы при  подъёме и извержении быстро улетучиваются, оставляя после себя в породе многочисленные маленькие пустоты. В результате образуются пористые породы — туф  и пемза. Если расплав магмы не успевает раскристаллизоваться, получается вулканическое стекло обсидиан.

Самые распространенные магматические горные породы

Минеральный состав и  структурно-текстурные особенности  магматических горных пород как  показатели условий их образования. Магматические горные породы классифицируются по степени кислотности, минеральному составу происхождению, структуре  и т. п.

Наиболее распространена классификация магматических горных пород по химизму или степени  кислотности (содержанию в породе SiO2 — двуокиси кремния). По этому признаку магматические горные породы подразделяются на:

1) группу гранита-риолита:  граниты, гранодиориты, гранит-порфиры, риолиты, кварцевые порфиры;

2) группу диорита-андезита: диориты, диоритовые-порфириты, андезиты;

3) группу сиенита-трахита: сиениты, трахиты;

4) группу габбро-базальта: габбро, диабазы, базальты;

5) группу дунита-меймечита:  перидотиты, дуниты, пироксениты, кимберлиты, меймечиты;

6) группу нефелинового  сиенита: нефелиновые сиениты, фонолиты;

7) пирокластические  горные породы: туф, туффит, туфобрекчия;

8) пегматиты с характерными  особенности минерального состава,  структуры и генезиса.

Граниты состоят из нескольких минералов — полевого шпата, слюды  и кварца. Если кварцевые зёрна  почти всегда прозрачные, белого или  серого цвета, то полевые шпаты и  слюды имеют различные цвета. Именно они придают окраску гранитам - прим. от geoglobus.ru. Например, розовый  гранит свой цвет получил от розового полевого шпата. Этот великолепный камень часто используется для облицовки  станций Московского метрополитена, а также для изготовления многих памятников и монументов.

Базальты имеют очень  широкое распространение на поверхности  и внутри литосферы, ими сложен один из слоев земной коры. Эти породы в основном чёрного цвета. Известные  памятники природы — Мостовая Гигантов в Ирландии и Фингалова пещера в Шотландии сложены базальтами в виде пяти- и шестигранных «труб», образовавшихся при застывании лавы. При выветривании в условиях жаркого влажного климата базальты превращаются в красноватую породу латерит.

Состав магматических  горных пород

Магматические породы различны и по своему составу. С чем это  связано? Прежде всего с составом магмы, имеющей силикатный (преобладает  кремнезём SiO2) или алюмосиликатный (преобладают кремнезём SiO2 и глинозём А12О3 - прим. от geoglobus.ru) состав. Исходя из количества кремнезёма, магматические  породы подразделяются на кислые, средние, основные и ультраосновные.

Кимберлиты залегают в земной коре в виде трубок взрыва — магматических тел, достаточно компактных, цилиндрической формы, выходящих верхним концом на поверхность. К кимберлитам приурочены основные месторождения алмазов. Своё название эти породы, похожие на серый бетон, получили от посёлка Кимберли в Южной Африке, где находятся самые известные алмазоносные трубки взрыва. Одна из таких трубок за многие годы разработки превратилась в котлован, названный Большой дырой - прим. от geoglobus.ru. В России основные разведанные месторождения алмазов обнаружены в Якутии, они также связаны с кимберлитами.

Габбро образовались из магмы такого же состава, что и базальты, но в отличие от них на поверхность не излились, а застыли на глубине. Габбро выглядит как пятнистая порода, в которой пятна — это кристаллы плагиоклаза и пироксена. Общий цвет породы — зеленовато-серый, зеленовато-чёрный. С этими магматическими породами связаны месторождения полезных ископаемых, в том числе железа, меди, хрома.

Классификация магматических  горных пород

История создания научной систематики  восходит к прошлому столетию, классическим трудам К. Розенбуша, Ф. Ю. Левинсон-Лессинга и других основоположников современной петрографии-петрологии.

В основу классификации магматических  положен их генезис, химический и  минеральный состав.

• По генезису магматические горные породы подразделяются на эффузивные и интрузивные.
• Интрузивные породы образуются за счёт полной раскристаллизации магматического расплава. Образуются глубоко в недрах Земли (от 5 до 40 км) в течение большого времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Наиболее распространённые интрузивные породы - это граниты, диориты, габбро, сиениты.
• Эффузивные породы образуются за счёт излияния вулканических лав на поверхность Земли, или в её недрах в приповерхностных условиях (до 5 км). Наиболее распространённые эффузивные породы - это базальты, диабазы, андезиты, андезито-базальты, риолиты, дациты, трахиты.
• По степени вторичных изменений интрузивные породы делятся на кайнотипные, «молодые», неизменённые, и палеотипные, «древние», в той или иной степени изменённые и перекристаллизованные главным образом под влиянием времени.
• К эффузивным породам относятся также вулканогенно-обломочные породы, образующиеся при извержениях вулканов и состоящие из различных обломков пирокластитов (туф, вулканические брекчии). Такие породы называются пирокластическими.
• В основе химической классификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO₂) в породе. По этому показателю выделяют ультракислые, кислые, средние, основные иультраосновные породы, о чём подробно рассказывается при описании химического состава магматических горных пород. Чем больше SiO₂ в породе, тем она светлее.

Карбонатиты

Карбонатитами называют эндогенные скопления кальцита, доломита и других карбонатов, пространственно и генетически ассоциированные с интрузивами ультраосновного щелочного состава центрального типа, формирующимися в обстановке платформенной активизации. В настоящее время на земном шаре известно более 250 массивов ультраосновных щелочных пород. В России такие массивы известны в Карело-Кольском регионе, Сибири. Размещаются массивы на платформах и имеют различный геологический возраст. Среди них известны массивы докембрийского (Сибирь, Северная Америка), каледонского (юг Сибири), герцинского (Мурманская обл.), киммерийского (Сибирь, Бразилия) и альпийского циклов развития (большинство карбонатитов Африки). Карбонатиты образуют обособленную группу эндогенных месторождений в силу резко специфических геологических условий их образования.

Карбонатитовые месторождения  связаны только с платформенным  этапом геологического развития и ассоциированы  с комплексами ультраосновных щелочных пород. Массивы имеют трубообразную  форму, дифференцированный состав и  концентрически зональное строение. В них выделяют четыре главные  группы пород: 1) ранние ультраосновные (дуниты, перидотиты,пироксениты); 2) щелочные (мельтейгит-ийолиты, щелочные и нефелиновые сиениты); 3) ореолы вмещающих пород, подвергшихся щелочному метасоматозу и превратившихся в фениты; 4) карбонатиты . Массивы сопровождаются дайковой серией сложного состава, отражающего длительную и направленную эволюцию магматического очага и состоящую из разнообразных пород – от пикритовых порфиритов до щелочных пегматитов. Последовательно формирующиеся группы пород, образующие карбонатитовые массивы, размещаются в центростремительном направлении от периферии к центру и иногда в обратном, центробежном направлении. Примером последнего размещения может служить Ковдорский массив в Мурманской области. Центральная часть массива сложена оливинитами, образующими шток, далее располагаются прерывистым полукольцом пироксениты, а периферическая часть выполнена ийолитами и мальтейгитами. Карбонатиты в массиве представлены несколькими разновидностями: кальцитовыми карбонатитами, имеющими широкое распространение, доломитовыми карбонатитами, которые встречаются значительно реже, и доломито-кальцитовыми, возникшими большей частью в процессе доломитизации кальцитовых разновидностей пород. Многочисленные жилы и линзы, кальцитовых карбонатитов залегают в оливинитах центральной части массива и в щелочных породах его краевой зоны. Они группируются в отчетливо выраженную дугообразную зону и в ее пределах приурочены к серии кольцевых трещин-разломов, пологопадающих внутрь массива.

Карбонатитовые тела представляют собой штоки, конические жилы, падающие к центру массива, кольцевые жилы, падающие от центра массива, радиальные дайки. Штоки в поперечнике имеют размеры от сотен метров до нескольких километров, а жилы мощностью от 10 м при длине несколько сот метров до нескольких километров (1—2  км). Минеральный состав карбонатитов определяется наличием карбонатов, составляющих 80-99 %. Наиболее распространены кальцитовые карбонатиты, реже встречаются доломитовые, еще реже анкеритовые и совсем редко сидеритовые карбонатиты. В формировании карбонатитов установлена последовательность их образования – первым накапливается кальцит, далее доломит и анкерит. Остальные минералы в карбонатитах являются акцессорными, их более 150  разновидностей. Типоморфными минералами являются флогопит, апатит, флюорит, форстерит; редкими  —бадделеит, пирохлор, гатчеттолит - урансодержащий пирохлор, перовскит-кнопит-дизаналит, карбонаты редких земель (синеизит, бастнезит, паризит).

В карбонатитах установлен стадийный характер минералообразования: в первую стадию формируются крупнозернистые  кальциты с минералами титана и циркония; во вторую – среднезернистые кальциты с дополнительными минералами титана, урана, тория; в третью – мелкозернистый кальцит-доломитовый агрегат с ниобиевой минерализацией; в четвертую – мелкозернистые массы доломит-анкеритового состава с редкоземельными карбонатами. Текстура карбонатитов массивная, полосчатая, узловатая, плойчатая, структура – разнозернистая.

По составу полезных ископаемых, концентрирующихся в карбонатитах последние разделены на семь групп:

1. Гатчеттолит-пирохлоровые карбонатиты с содержанием Nb₂O₅ 0,1-1 %;
2. Бастнезит-паризит-монцонитовые карбонатиты с содержанием TR₂O₃ от десятых долей процента до 1 %;
3. Перовскит-титаномагнетитовые руды связаны с гипербазитами в ассоциации с карбонатитами;
4. Апатит-магнетитовые с форстеритом карбонатиты с содержанием железа 20-70 %, Р₂О₅ 10-15 %;
5. Флогопитовые скарноподобные образования, в коре выветривания формируется вермикулит;
6. Флюоритовые карбонатиты;
7. Сульфидоносные карбонатиты с медным оруденением при содержании меди 0,68 % и свинцово-цинковым.

Минеральные типы рудоносных карбонатитов отвечают различным уровням  их возникновения и последующего эрозионного среза.

Геологические структуры, определяющие положение и морфологию карбонатитовых тел внутри массивов, имеют один источник деформирующих усилий и  разделяются на две разновидности  по их морфологии. Центральные штоки  приурочены к цилиндрическим трубкам  взрыва. Карбонатитовые жилы приурочены к круговым структурам, среди них выделяют радиальные, кольцевые (падающие от центра), конические (падающие к центру).

Формирование массивов ультраосновных щелочных пород с карбонатитами  охватывает длительный интервал времени  и делится на четыре этапа магматической  эволюции, разобщенные перерывами внедрения  магматических пород:

1. образуются ультраосновные породы (дуниты, перидотиты, пироксениты);
2. щелочно-гипербазитовый этап с формированием биотитовых пироксенитов и перидотитов и мелилитсодержащих пород;
3. ийолит-мельтейгитовый этап характеризуется появлением пород от якупирангитов (крайне меланократовая бесполевошпатовая ультраосновная щелочная порода) до уртитов (существенно нефелиновая порода);
4. внедряются нефелиновые и щелочные сиениты. После этого возникают карбонатиты. Все этапы сопровождаются формированием комагматичных даек. Весь интервал времени, охватывающий становление массивов может охватывать несколько десятков и даже первых сотен миллионов лет.