Наряду с большим давлением по мере увеличения глубины повышается и температура. В соответствии со средним значением геотермической ступени на глубине 3—4 км температура равна примерно 100° С, а на глубине 50 км— 1000° С.
В зависимости от преобладания той или иной обстановки, / обусловливающей коренные изменения в горных породах, разли-/ чают следующие типы метаморфизма: 1) контактовый, 2) дис-; локационный и 3) региональный.
Контактовый метаморфизм непосредственно связан с внедрением магмы в земную кору. При этом благодаря высокой температуре внедрившегося магматического расплава идут процессы перекристаллизации минералов, входящих в состав горных пород. Горные породы также испытывают сильное воздействие газов и паров воды, что усиливает коренное изменение химического состава соприкасающихся пород.
Контактовый метаморфизм обычно приурочен к относительно узкой зоне непосредственного соприкосновения магмы с вмещающими породами. Так, например, в результате контактового метаморфизма осадочные карбонатные породы превращаются в породы переменного состава, состоящие в основном из известковожелезистых силикатов (так называемые скарны).
Изменение горных пород происходит также при воздействии растворов, имеющих высокую температуру и образующихся путем конденсации водяных паров магмы, содержащих различные вещества. Такой процесс изменения горных пород называют гидротермальным метаморфизмом. С гидротермальными растворами связано образование различных жил в трещинах горных пород, содержащих ценнейшие полезные ископаемые.
Дислокационный метаморфизм (динамометаморфизм) связан с тектоническими движениями земной коры, вызывающими складкообразование и изменение горных пород под влиянием сильного одностороннего давления.
В результате этого порода приобретает сланцеватость и способность раскалываться на тонкие плитки, часто с ориентировкой минеральных зерен. Кристаллизационная сланцеватость свидетельствует о сильном проявлении динамометаморфизма и характерна, например, для гранито-гнейсов.
Региональный метаморфизм в отличие от контактового и дислокационного, носящих местный характер* проявляется в глубоких слоях на огромных площадях h захватывает самые разнообразные горные породы.
Примером регионального метаморфизма являются породы Украинского кристаллического массива и Балтийского щита. Этот тип метаморфизма связан с подвижными зонами земной коры — геосинклиналями. Мощные толщи осадочных пород в геосинклиналях при их погружении в течение длительного времени на значительную глубину оказывались в зоне крайне высокого давления и температуры. Под влиянием этих мощных факторов породы перекристаллизовывались и превращались в различные кристаллические сланцы, гнейсы и другие породы.
Степень метаморфизма горны* пород бывает различной и зависит от глубины, температуры, давления и состава исходных пород.
Метаморфические породы. К наиболее распространенным метаморфическим породам относятся гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты и мраморы.
Гнейс представляет собой плотную горную породу, состоящую из кварца, полевого шпата и слюды, т. е. является породой, тождественной по составу с гранитом. Породы, представляющие собой переходы от гранита к гнейсу, получили название гранито-гнейсов. Характерной особенностью гнейсов является их сланцеватое сложение и полосчатость. Структура гнейсов чаще кристаллическая.
Физико-механические свойства большинства гнейсов близки к свойствам гранитов. Однако для них характерно наличие анизотропности, т. е. различие свойств по двум взаимно перпендикулярным направлениям — параллельно и перпендикулярно направлению сланцеватости. Так, прочность гнейсов всегда несколько больше в перпендикулярном сланцеватости направлении, чем в параллельном.
Анизотропность является причиной сильного природного разрушения гнейсов во многих месторождениях с образованием плитообразных отдельностей. По этой же причине гнейсы легко колются на плиты или плоский щебень.
Свежие, невыветрелые гнейсы обладают большой прочностью и морозостойкостью, что позволяет применять их для изготовления различного рода каменной продукции — тротуарных плит, бутового камня, брусчатки, шашки для мощения и др. Для изготовления дорожного щебня применяются только те виды гнейсов, которые при дроблении не дают большого процента щебня плоской формы. В СССР гнейсы распространены на Урале, в УССР, на Алтае, Дальнем Востоке и в других районах.
С л а н ц ы. Это породы, которые образовались в результате воздействия большого давления и повышенной температуры на различного рода осадочные и изверженные породы. Для них характерно сильно выраженное сланцеватое, часто листоватое сложение, т. е. способность раскалываться на ясно выраженные листочки. Сланцы обычно называют по наименованию преобладающего в них минерала или по какой-либо его особенности. Различают сланцы: а) слюдистые; б) хлоритовые; в) тальковые; г) глинистье и др.
В связи с ясно выраженным сланцеватым сложением и небольшой устойчивостью против природных воздействий сланцы малопригодны в_кАчестве строительного камня.
Кварциты. Они представляют собой плотную горную породу, образовавшуюся из кварцевых песчаников и состоящую преимущественно из зерен кварца. В качестве второстепенных минералов в них могут быть включены зерна слюды или роговой обманки. Цвет кварцитов — белый, серый, розовый. Твердость — 7. Это морозостойкая горная порода. Предел прочности при сжатии наиболее крепких кварцитов достигает 35 • 10 7 Па. Применяют кварциты главным образом для изготовления штучных камней (облицовочных, брусчатки, шашки для мощения и др.).
Известны месторождения кварцитов на западном берегу Онежского озера, на Украине, Урале и в других местах.
М р а м о р— кристаллическая порода, почти целиком состоящая из кристаллов известкового шпата (кальцита) или доломита. Различают мраморы мелко-, средне - и крупнозернистые и скрытокристаллические. Совершенно чистые мраморы имеют белый цвет; небольшие примеси окрашивают их в серый, желтый, розовый, красный и даже в черный цвет. Мрамор легко определяется по своему кристаллическому строению, небольшой твердости (3,0—3,5) и вскипанию от соляной кислоты.
Прочность мрамора колеблется в зависимости от размеров и характера сцепления зерен; предел прочности при сжатии изменяется от 500 до 12 • 107Па.
Мрамор хорошо обрабатывается (теска, шлифовка), а после полировки дает красивую поверхность. В строительстве применяется главным образом для изготовления облицовочных плит, предназначенных для архитектурной отделки внутренних и внешних частей зданий. Примером широкого использования мрамора для этих целей может служить московский метрополитен.
Залежи мраморов часто приурочены к контактам известняков с гранитом. В процессе внедрения расплавленной магмы в осадочные породы и отдачи тепла в окружающую среду произошла перекристаллизация известняков, завершившаяся образованием мраморов.
Месторождения мраморов имеются на Урале, в Карелии, в Казахской, Узбекской, Армянской ССР и в ряде других мест.
§ 12. Определение горных пород
Для изучения минерального состава горных пород применяют ряд методов.
Наиболее полную и точную характеристику горных пород с точки зрения их структуры, сложения и минерального состава можно получить исследованием их с помощью поляризационного микроскопа. Для микроскопических исследований из породы изготовляют пластинку толщиной 0,01—0,03 мм (шлиф), наклеивают ее на предметное стекло и покрывают сверху покровным стеклом. Химический состав горных пород определяют методами обычного качественного и количественного анализов. В полевой обстановке горные породы определяют макроскопическим путем, т. е. по внешним признакам — цвету, структуре, сложению, минеральному составу, твердости и др.
Для определения горных пород необходимо иметь те же принадлежности, что и для определения породообразующих минералов (см. § 7).
Порядок макроскопического определения горных пород следующий: вначале определяют, к какой группе может быть отнесена изучаемая порода—изверженным, осадочным или метаморфическим. Это осуществляется сопоставлением ее внешних признаков и основных характерных признаков пород различных групп.
Большинство изверженных пород отличается своей массивностью и кристаллическим строением. Для них характерно наличие первичных минералов, кварца, полевого шпата, слюды, авгита и др. Цвет пород — преимущественно темно-серый, розовый, зеленоватый, черный.
Осадочные породы обычно характеризуются наличием более светлого тона окраски, чем у изверженных (белый, серый, желтый, розовый и др.). Многие из них состоят из вторичных минералов (кальцита, гипса и пр.) или из видимых остроугольных или окатанных обломков первичных минералов и горных пород. Большинство осадочных пород имеет малую твердость, а некоторые из них вскипают от соляной кислоты. Только в осадочных породах могут содержаться окаменелости и отпечатки организмов.
Большинство метаморфических пород характеризуется сланцеватым (плитчатым) сложением. Только кварциты и мраморы не обладают сланцеватостью, но они отличаются другими признаками, с помощью которых их легко можно определить. Кварцит целиком состоит из зерен кварца, имеет большую твердость (7); мрамор же состоит из кристаллического кальцита, имеет небольшую твердость (3,0—3,5) и вскипает от соляной кислоты.
После отнесения породы к определенной группе по происхождению, руководствуясь цветом, структурой, сложением и минеральным составом, определяют подгруппу, а затем и вид породы.
Глава IV. ВЫВЕТРИВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД
Под влиянием природных воздействий — колебания температур, химического действия воды, воздуха, различного рода механических воздействий и пр. горные породы и слагающие их минералы могут разрушаться, превращаясь в обломки той или иной крупности.
Разрушение каменных горных пород или их изменение под влиянием этих природных агентов получило название выветривания. Процессы выветривания наиболее сильно проявляются на поверхности земной коры, постепенно затухая в глубину. Толщина земной коры, в которой протекают и протекали в предыдущие геологические эпохи процессы выветривания, называется корой выветривания. Мощность коры выветривания в разных местах земного шара различна и достигает 100 м и более.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
