Курс лекций по инженерной геологии (стр. 15 )

Изучение минерального состава позволяет выяснить, из каких реальных химических соединений состоит данная порода. Однако не менее важно установить строение этой породы, т. е. как она из этих минералов сложена. Для оценки строения горной породы используют понятия о структуре и текстуре.

С т р у к т у р а — это сумма признаков строения, которые характеризуют степень кристалличности а также величину и форму составных частей (минералов), из которых состоит горная порода. Признаки структуры обусловлены процессами образования минералов.

Т е к с т у р а — это сумма признаков, характеризующих расположение составных частей породы в пространстве и относительно друг друга.

К структурным признакам относится степень окристаллизованности породы, абсолютная и относительная величина породообразующих минералов, их идиоморфизм, т. е. выраженность кристаллографических форм.

Строение магматических горных пород определяется условиями их образования.
Эффузивные горные породы образуются в условиях быстрого застывания на поверхности Земли или вблизи нее. В зависимости от скорости застывания в эффузивной породе могут присутствовать участки нераскристаллизованного магматического вещества в виде силикатного стекла. Такая структура называется неполнокристаллической. В некоторых породах вулканическое стекло составляет их основную часть (стекловатая структура). Но даже если кристаллизация охватила всю массу излившейся лавы, кристаллs имеют очень небольшие размеры, так как они не имели времени для нормального роста. Порода приобретает скрытокристаллическую структуру. Для эффузивных пород также типична порфировая структура, образованная сравнительно крупными выделениями (вкрапленниками) некоторых минералов на фоне скрытокристаллической основной массы. Вкрапленники представлены минералами, которые в реакционных рядах расположены на ступень выше, чем минералы основной массы, и соответственно раньше кристаллизуются.

Интрузивные глубинные (абиссальные) породы формировались в условиях, более благоприятных для спокойной кристаллизации. В таких условиях образуются полнокристаллические более или менее равномерно-зернистые структуры. При этом минералы, которые кристаллизовались ранее других, обладают формой, свойственной их кристаллам, или, как принято обозначать в петрографии, идиоморфными очертаниями Минералы, кристаллизующиеся позже других, вынуждены заполнять пространство между уже имеющимися кристаллами. Эти минералы образуют аллотриоморфные выделения. Так как кварц в интрузивных породах кристаллизуется позже всех других минералов, то зерна этого минерала обычно аллотриоморфны.

Гипабиссальные (сравнительно неглубокие) магматические внедрения застывают быстрее глубоко залегающих интрузий и вследствие этого кристаллизуются в менее благоприятных условиях. В этих случаях возникают структуры с неравномерной величиной зерен. Особенно характерны порфировидные структуры, в которых на фоне мелкокристаллической массы выделяются крупные вкрапленники. Вкрапленники плагиоклазов часто имеют зональное строение, свидетельствующее о том, что рост кристаллов обгоняет скорость реакции взаимодействия выпавших вкрапленников с магматическим расплавом. Порфировидные структуры возникают не только в гипабиссальных небольших интрузиях (силлах, лакколитах и пр.), но и в краевых частях крупных абиссальных магматических тел типа батолита.

Текстура магматических пород также дает указания на условия их образования. Породы, возникшие из относительно медленно застывавших и активно перемещавщихся лав, сохраняют признаки движения в виде закономерной ориентировки удлиненных кристаллов в стекловатой массе. Такая текстура называется флюидальной. Для глубинных пород характерна массивная текстура.

Магматические породы, образованные из однотипного расплава и имеющие одинаковый химический состав, в зависимости от условий застывания заметно различаются по структурно-текстурным признакам и форме залегания. В каждой группе пород выделяют:

1) интрузивные породы — глубинные (абиссальные) и полуглубинные (гипабиссальные);

2) эффузивные породы, подразделяемые на кайнотипные (относительно неизмененные) и палеотипные (заметно измененные). Название палеотипных пород строится путем добавления слов «порфир» к названию кислых кайнотипных пород, содержащих калиево-натриевые полевые шпаты, и «порфирит» к названию кайнотипных пород среднего и основного состава (например, риолитовый порфир, базальтовый порфирит).

Представители пород одной группы отличаются от пород другой по структуре и часто по текстуре. Абиссальным породам свойственна полнокристаллическая структура и плотная текстура, которые обусловливаются рядом причин: 1) в глубоких слоях земной коры застывание магмы происходит медленно (в течение многих миллионов лет) из-за плохой теплопроводности вмещающих магму пород; 2) в магме сохраняются газы и пары (минерализаторы), способствующие лучшему росту кристаллов, а большие давления вышележащих пород обеспечивают создание массивных текстур. В результате на больших глубинах образуются породы, состоящие полностью из зерен входящих в нее минералов, плотно прилегающих друг к другу.

В зависимости от величины зерен выделяются:

крупнозернистые (более 5 мм), среднезернистые (от 2 до 5 мм), мелкозернистые (менее 2 мм) породы.

Гипабиссальным породам свойственна порфировидная структура, представляющая собой вкрапления зерен одного минерала в общую мелкозернистую массу, порфировая — зерна вкраплены в скрытозернистую массу. Образование порфировой структуры происходит следующим образом: из магмы при ее подъеме к поверхности Земли выкристаллизовываются отдельные минералы; оставшаяся масса, внедряясь в поверхностные, более холодные слои земной коры, быстро застывает, не успев хорошо раскристаллизоваться. Среди гипабиссальных пород имеются и с кристаллической структурой.

Для эффузивных пород характерны стекловатая (масса не раскристаллизована, аморфна), афанитовая (скрытокристаллическая, кристаллы различаются только с помощью микроскопа) и порфировая структуры.

Основными типами текстуры магматических пород являются массивная (компактная, плотная), характерная для интрузивных пород и встречающаяся иногда у эффузивных, и пористая, присущая только излившимся породам и обусловленная выделением газов из застывающей лавы. Пустоты в эффузивных породах со временем могут заполниться минеральным веществом и тогда текстуру эффузивных пород называют миндалекаменной. Нередко эффузивным породам свойственна флюидальная (со следами течения) текстура (длинная ось минеральных зерен породы ориентирована по направлению потока).

По структуре и текстуре можно определить условия образования горной породы.

В полевых условиях уточнить принадлежность породы к той или иной группе помогает изучение их форм залегания, так как для каждой генетической группы пород характерны только присущие ей формы залегания. Для эффузивных пород характерны покровы и потоки, для абиссальных — громадные, неправильной формы тела — батолиты, штоки, для гипабиссальных — жилы и небольшие тела в виде чечевиц (факолиты), караваев (лакколиты) и т. п. Иногда тела гипабиссальных пород имеют более сложные формы.

Магматические горные породы разделяются не только по происхождению, но и по химическому (минералогическому) составу.

При характеристике минералогического состава магматических пород необходимо обратить внимание на наличие кварца, или оливина, а также полевых шпатов, фельдшпатидов, слюд, роговой обманки, авгита. Для химической характеристики породы наиболее показательно содержание в ней окиси кремния (SiО2) как в свободном виде (в виде минерала кварца), так и в составе других минералов.

В зависимости от процентного содержания в магматических горных породах кремнекислоты они делятся на следующие группы:

кислые породы с содержанием SiO2 75—65 %, средние — SiO2 около 65—52 %, основные — Si02 около 52—40 %, ультраосновные — Si02 менее 40%.

В кислых горных породах количество кремнекислоты настолько значительно, что ее избыток представлен зернами кварца. В средних породах количество кремнезема в минералах равно количеству оснований и поэтому кварца в этих породах нет. В основных породах кремнекислоты меньше, чем оснований, поэтому эти породы состоят из минералов, относительно бедных окисью кремния (роговой обманки, лабрадора, авгита). В ультраосновных породах кремнекислоты очень мало, в них входят минералы, содержащие кремнекислоту в очень небольшом количестве (оливин и пироксены).

Соотношение светлых и темных силикатов в породе определяет ее окраску. Окраска — важный диагностический признак для определения кислотности магматической породы. В кислых породах преобладают светлые силикаты, поэтому эти породы светлые; в основных и ультраосновных — темные силикаты, поэтому и породы темно-зеленые или даже черные. Средние по кислотности породы имеют серые тона.

Существенное значение при отнесении магматических пород к той или иной группе по химическому составу имеет умение приблизительно (путем взвешивания на руке) определить их удельный вес, увеличивающийся от кислых (2,5—2,7) к ультраосновным (3,2—3,3).

Кислые кварцево-полевошпатовые породы характеризуются высоким содержанием кремнекислоты (65—85%), незначительным содержанием цветных силикатов (3—12%) и общей светлой окраской. Удельный вес их около 2,7. Для них характерно присутствие минерала кварца и значительное количество ортоклаза, иногда кислого плагиоклаза, биотита (мусковита), реже роговой обманки и еще реже — авгита. Среди кислых пород наиболее распространены интрузивные породы и реже — их эффузивные аналоги.

Горные породы этой группы образуются из магмы, которая сильно обогащена летучими компонентами. Благодаря их присутствию возможна полная кристаллизация минералов.
Из-за обилия летучих соединений магма кварцево-полевошпатовых пород агрессивна по отношению к вмещающим породам и энергично их перерабатывает на контактах, так что резкая граница отсутствует.

Кислая магма, теряя летучие компоненты, превращается в очень вязкую лаву, кристаллизация в которой сильно затруднена.

Интрузивные породы. В группе кислых пород преобладают интрузивные глубинные. Их называют гранитоидами. Среди них выделяют следующие типы.