бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьРеферат: Магматические горные породы

Реферат: 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 % Rb

2O), 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.


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.