Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Общая геология

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
32.67 Mб
Скачать

Элементы петрографии

51

И с к о п а е м ы е у г л и .

Это естественные

ископаемые

горючие, образовавшиеся из остатков растений и отчасти живот­ ных организмов прежних геологических эпох. Главные состав­ ные части С, Н, О, S, N. Различают угли гумусовые (бурые угли, каменные угли, антрациты) и сапропелевые (бокхеды и кеннельские угли). Гумусовые угли произошли в результате разложения высших континентальных растений, в которых исходным мате­ риалом является клетчатка (углеводы). Сапропелевые угли про­ изошли в результате разложения низших растений, главным образом водорослей, и животных организмов. Низшие растения, лишенные твердых клеточных оболочек, богаты белками и жирами и состоят в значительной степени из соединений углерода с водо­

родом, т. е. углеводородов.

Залегают в виде

пластов

и линз.

Я н т а р ь . Химический

состав С10Н1вО.

Твердость

2—2,5.

Уд. вес 1,05—1,1. Представляет собой ископаемую смолу от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Блеск смолистый. Разлагается при 150°, плавится при 300—320°. Нерастворим в обычных растворителях. При трении электризуется. При горе­ нии издает приятный запах.

Г л а в а II

ЭЛЕМЕНТЫ

ПЕТРОГРАФИИ

Г о р н ы м и п о р о д а м и

называются закономерные соче­

тания минеральных тел, принимающих существенное участие в строении земной коры.

Напомним, что горные породы разбиваются на три крупные группы: магматические, осадочные и метаморфические.

М а г м а т и ч е с к и м и называются такие горные породы, которые образовались в результате остывания огненножидкого силикатного расплава, образующегося в недрах Земли, назы­ ваемого м а г м о й . О с а д о ч н ы м и называются породы, кото­ рые образовались из различных осадков обломочного, органиче­ ского, химического и смешанного происхождения. М е т а м о р ­ ф и ч е с к и м и называются породы, которые возникли в земной коре в результате глубокого изменения магматических или оса­ дочных горных пород под влиянием1 высоких давлений и тем­ ператур.

§ 1. МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Магматические горные породы бывают двух типов: интрузив­ ные (глубинные) и эффузивные (излившиеся).

И н т р у з и в н ы м и или глубинными называют горные породы, которые образовались в результате остывания магмы

4*

52 Элементы минералогии, петрографии и тектоники

в недрах земной коры. В этих условиях происходит медленное

и спокойное затвердевание

магматического

вещества.

Э ф ф у з и в н ы м и или

излившимися

горными породами

называют породы, образовавшиеся в результате остывания лавы — магмы, вылившейся на поверхность Земли. Затвердевание лавы происходит быстро в условиях низкого давления.

Эффузивные породы делятся на два типа: кайнотипные и палеотипные.

К к а й н о т и п н ы м породам относятся почти или совер­ шенно свежие молодые излияния; к п а л е о т и п н ы м — более древние излияния, которые несут в себе следы последующих после излияния изменений породы, например каолинизации, серицитизации, эпидотизации или хлоритизации.

Под к а о л и н и з а ц и е й понимается процесс превраще­ ния полевых шпатов (ортоклаза или плагиоклазов) в каолинит.

Под с е р и ц и т и з а ц и е й понимается процесс превра­ щения полевых шпатов в серицит; последний представляет собой бесцветную слюду типа мусковита с шелковистым блеском.

Э п и д о т и з а ц и я — это процесс превращения полевых шпатов в эпидот — минерал с твердостью 6—7, имеющий химиче­ ский состав Саг(А1, Ре)з(ОН) [SiCnb. Обычно он образует сплош­ ные зернистые и лучистые агрегаты желто-зеленого цвета.

Интрузивные породы подразделяются на две группы: а б и с ­ с а л ь н ы е , образовавшиеся на значительных глубинах, и г и п а б и с с а л ь н ы е или полуглубинные.

Классификация магматических горных пород на интрузивные и эффузивные является генетической, так как она отображает обстановку, в которой происходило их образование.

Абиссальные породы образуются при высоком, всестороннем давлении и значительной температуре, которая затем медленно понижается.

Гипабиссальные породы образуются в условиях более низкого давления и не таких высоких температур. Температура магмы при образовании гипабиссальных пород понижается значительно быстрее, чем при образовании абиссальных пород.

Формами залегания интрузивных горных пород являются

батолиты,

штоки,

лакколиты,

жилы (рис. 7).

магмы, до­

Б а т о л и т а м и называют

крупные

внедрения

стигающие

сотен

километров

в

длину и

десятков

километров

в ширину. Они обычно имеют неправильные, извилистые очерта­ ния кровли и относительно ровные, круто наклоненные поверх­

ности боковых стенок.

сравнительно небольших

размеров

Ответвления

батолитов

и неправильной

формы

получили наименование ш т о к о в .

Л а к к о л и т а м и называют магматические тела

каравае­

образной, грибообразной или чечевицеобразной формы, харак­ теризующиеся тем, что покрывающие их осадочные породы рас­

Элементы петрографии

53

полагаются над ними сводообразно. Лакколиты нередко образуют несколько этажей внедрений в осадочные породы. Магма в пре­ делы лакколита проникает по трещинам или каналам, идущим чаще всего из батолита.

Известны разновидности лакколитов: пластовые интрузии, лополиты, факолиты (рис. 8).

П л а с т о в ы е и н т р у з и и представляют собой формы интрузивных пород, которые залегают согласно с вмещающими их (покрывающими и подстилающими) осадочными породами.

{XXх

/х XXX

/X Xх X

к х х х х

<х х х х

СXXX

Рх х х х х

/хххххх* х

ix х х х х х

fcxx Xх XX

( Х Х Х Х Х Х

/х X х XXXX

Хх хх XXXX

f x x x x x х XX Гххх XX XXXX

X ж л X X X

X X X ............

 

х х X X

х

X

x X x x x x x i

Х Х Х Х Х Х х X X х Х х X X X X X )

х X X X

X

X

X X X X X X X X X X X ). .

.............х х х х х * хХ

5 х х х

 

 

X X X X X * х X X X х X X х X X X А Х * Л

х х Х х б х х х х х х х х х х х х х Х Х х х х х * ! - ,

Ж Х Х Х Х Х Х Х Х Х х Х Х Х Х Х Х х Х Х Х Ж Х Х Х Х Х г ; ? $ х £ ж 2 х х х х х > х х х х * * * * х * х х х х х \

Х Х Х Х Х х Х Х Х * Х Х х Х Х Х х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х 1

* х , « « ,

х

*

« « * * » »

х

*

* }

у х х х х Х х х х х х Х х х х х х х х

 

х х х х х х

 

х ^

w x v x x x X x X x x x x x x x x X x x x x x X x x x *

S i J 5 5 S x x 5 x x x x x * * Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х х х х \

S S S I H S x x

x x x x x x x x x x x X x x x x x x x x x i

V * X X X X V х

X х X X X X X X X X X

Рис. 7. Формы залегания магматических горных пород.

Б — батолит; Л — л акко л и т; Ш — ш ток, Ж — ж и л а; В — ву л кан ; I I — покров; Т — поток.

Л о п о л и т ы имеют форму вогнутой сверху чечевицы. Фор­ мирование лополитов связано с опусканием дна интрузии во

время ее внедрения в толщу осадочных

пород.

Ф а к о л и т ы — такие интрузивные

тела, которые возни­

кают в результате внедрения магмы в толщу осадочных пород, испытывающих процессы складкообразования. Естественно, что при этих условиях магма устремляется в зоны пониженных давле­ ний, т. е. в перегибы складок. Поэтому факолиты представляют собой сложно изогнутые формы залегания интрузивных пород (ом. рис. 8).

Ж и л а м и называются трещины, заполненные остывшей магмой. Они отходят от батолитов, штоков, лакколитов. Жилы имеют самую различную форму и мощность.

Среди них выделяют секущие жилы, называемые д а й к а м и . Это вертикальные и наклонные жилы магматических пород, огра­ ниченные более или менее правильными параллельными плоско­ стями. Они секут окружающие породы и нередко прослежи­

54 Элементы минералогии, петрографии и тектоники

ваются на десятки и сотни километров в длину и до нескольких метров в ширину. Однако известны дайки шириной до 12 км.

Наиболее частой формой залегания абиссальных пород явля­ ются батолиты и штоки, а гипабиссальных пород — лакколиты и их разновидности, а также дайки и жилы.

Формами залегания эффузивных горных пород являются купола, покровы 'и потоки (см. рис. 7).

а

 

Рис. 8.

Разновидности

лакколитов.

а

— сложная (1)

и простая (2) интрузии; б — лакколиты (1,

2)

и лополит (з);

в — факолиты в

разрезе (показаны чер­

 

 

ным).

 

К у п о л а м и называют сводообразные накопления лавы, застывшей в виде слоев, напоминающих пласты осадочных горных пород.

Останцы жерл вулканов, сложенные остывшей лавой, назы­ ваются н е к к а м и.

П о к р о в а м и называют геологические тела из остывшей лавы, по форме имеющие сходство с пластами осадочных пород. Покровы занимают большие площади, измеряемые иногда десят­ ками тысяч квадратных километров.

Элементы

петрографии

55

П о т о к а м и называются

заполнения

остывшей лавой лож­

бин, долин, ущелий и т. д. По размерам потоки значительно меньше покровов.

Горные породы магматического происхождения характери­ зуются структурой. Под с т р у к т у р о й понимают строение породы, обусловленное формой и величиной слагающих породу минералов (степенью кристаллизации) и способом их срастания.

Различают структуры: полнокристаллическую или зернисто­ кристаллическую, стекловатую и порфировую (рис. 9).

По л н о к р и с т а л л и ч е ­

ск о й (зернисто-кристалличе­

ской)

с т р у к т у р о й

харак­

 

 

 

теризуются

породы,

масса ко­

 

 

 

торых

 

имеет кристаллическое

 

 

 

строение.

с т е к л о в а т о й

 

 

 

Породы

 

 

 

с т р у к т у р ы

характеризу­

 

 

 

ются тем, что масса

их

аморф­

 

 

 

ная, не

кристаллическая. Они

Рис. 9. Порфировая

(1) и порфиро-

обладают стеклянным

блеском

видная (2) структуры.

и раковистым изломом. К таким

о — зерна кристаллов; Ь — основная масса

породам

относится

вулканиче­

из стекла;

с — крупные

зерна отдельных

минералов;

d — основная порода с раз­

ское

стекло,

окрашенное в

личимой глазом зернистостью.

светлые или черные тона.

П о р ф и р о в у ю с т р у к т у р у имеют породы, у кото­ рых среди стекловатой массы выделяется значительное количе­ ство хорошо выраженных кристаллов.

Полнокристаллическая структура бывает равномернозерни­ стой и порфировидной. Р а в н о м е р н о з е р н и с т о й назы­ вается структура, при которой кристаллы, входящие в состав породы, имеют примерно одинаковые размеры.

Эта структура может быть весьма крупнозернистой (размеры зерен более 10 мм, чаще всего кварца, полевого шпата или рого­ вой обманки); крупнозернистой (размеры зерен 10—3 мм); средне­ зернистой (размеры зерен 3—1 мм); мелкозернистой (размеры зерен менее 1 мм).

Тип крупнозернистой, среднезернистой и т. д. структуры определяется по преобладающим средним размерам кристаллов, а не по отдельным случайным минералам.

П о р ф и р о в и д н о й с т р у к т у р о й называют такую полнокристаллическую структуру, при которой горная порода целиком состоит из кристаллов двух резко отличных размеров: основная масса кристаллов имеет незначительные размеры, среди них располагаются хорошо образованные крупные кристаллы.

Такая структура возникает тогда, когда кристаллизация идет в два этапа. На первом этапе, проходящем на большей глу­ бине, образуются более крупные кристаллы; на втором этапе,

56 Элементы минералогии, петрографии и тектоники

протекающем уже на меньшей глубине, кристаллизуется осталь­ ная магматическая масса.

Полнокристаллической структурой характеризуются интру­ зивные породы. Среди них абиссальные породы чаще всего имеют равномернозернистую структуру; гипабиссальные — порфиро­ видную.

Эффузивные породы характеризуются стекловатой или порфи­ ровой структурой.

Кроме структуры, в горных породах различают текстуру или сложение. Т е к с т у р о й называют характер относитель­ ного пространственного расположения составных частей породы. .

Текстура горных пород бывает массивной (сплошной), сланце­

ватой, миндалевидной, флюидальной (текучей)* и

др.

М а с с и в н о й (сплошной) т е к с т у р о й

характеризу­

ются породы, сложенные однородными минералами, располо­ женными без какой-либо особой ориентировки.

С л а н ц е в

а т а я т е к с т у р а характеризуется расслоен-

ностью породы

на тонкие

пластины.

М и н д а л е в и д н у ю

т е к с т у р у имеют породы, в

которых имеются полости овальной формы, заполненные веще­ ством иного состава или характера, чем остальная порода.

Ф л ю и д а л ь н а я (текучая) т е к с т у р.а присуща поро­ дам, кристаллы минералов которых расположены так, как будто бы они были захвачены течением.

При изучении пород магматического происхождения разли­ чаются переходные типы пород: например переходные от абис­ сальных к гипабиссальным, а от последних к эффузивным. То же самое можно сказать и о структурах горных пород, т. е. суще­ ствуют переходные типы структур, например от равномерно­ зернистой к порфировидной и др.

Магматические горные породы различаются также по химиче­ скому составу. В основе этого деления лежит содержание в породе кремнезема. Если в породе окиси кремния больше 75%, ее назы­

вают

у л ь т р а к и с л о й, от 75 до 65% — к и с л о й ,

от 65

до 52 % — с р е д н е й, от 52 до 40% — о с н о в н о й ,

меньше

40%

— у л ь т р а о с н о в н о й .

 

Ультракислые, кислые породы и некоторые средние породы содержат хорошо различимый макроскопически кварц. Породы основные и ультраосновные кварца не содержат. Зато в них довольно хорошо можно видеть такой минерал, как оливин. Минералы кварц и оливин вместе не встречаются.

Таким образом, кварц и оливин можно считать индикаторами кислотности магматических горных пород.

Значительное содержание в породе кварца указывает на то, что мы имеем дело с ультракислой или кислой породой.

Отсутствие или крайне незначительное содержание кварца указывает на то, что перед нами средняя порода.

Рис. 10. Схема взаимоотно­ шений породообразующих ми­ нералов в глубинных извер­ женных породах (по В. И. Лу­ чицкому).

Элементы петрографии

57

Незначительное количество оливина, при отсутствии кварца, определяет основную породу.

Значительное содержание в породе оливина указывает на то, что перед нами ультраосновная порода.

На степень кислотности может указывать также цвет породы и ее удельный вес.

Чем светлее породы, тем они более кислые. Цвет породы зависит от наличия в ней цветных минералов (биотита, роговой обманки, авгита и др.). Количество цветных минералов в породе, выраженное в процентах, называют «цветным числом».

Кроме того, чем породы кислее, тем они легче; более основные породы тяжелее.

Кислые интрузивные горные по­ роды имеют удельный вес 2,5—2,7; средние 2,7—2,8; основные 2,9—3,1; юо& ультраосновные 3,1—3,25.

При работе с горными породами и минералами сравнительно быстро приобретаются навыки различать указанные удельные веса простым «взвешиванием» образца на руке.

Эффузивные породы, как пра­ вило, имеют несколько меньший удельный вес, чем интрузивные породы.

Типичными эффузивными породами являются различные вул­ канические стекла. В зависимости от содержания БЮг вулкани­ ческие стекла бывают кислыми (обсидианы), средними и основ­ ными (базальтовые стекла).

Удельный вес обсидианов 2,35—2,45, средних вулканических стекол 2,5—2,6 и базальтовых 2,7—2,8.

Среди абиссальных интрузивных горных пород наиболее часто встречающимися в земной коре являются граниты, гранодиориты, а затем диориты, габбро, пироксениты, перидотиты, сиениты и нефелиновые сиениты.

Интересно рассмотреть схему взаимоотношений породообра­ зующих минералов в указанных породах по В. И. Лучицкому, приведенную на рис. 10.

Из этой схемы видно, что, например, в составе гранита больше всего содержится калиевого полевого шпата, на втором месте стоит кварц, затем идет плагиоклаз и железисто-магнезиальные минералы.

В гранодиорите калиевого полевого шпата и кварца содер­ жится уже меньше, чем в граните, а плагиоклазов и железисто­ магнезиальных минералов больше. Вследствие этого гранодиориты имеют более темную окраску, чем граниты.

58Элементы минералогии, петрографии и тектоники

Втабл. 3 приведен минералогический состав важнейших интрузивных пород.

Таблица 3

Минералогический состав некоторых важнейших интрузивных пород

Породы

Пе р и д о т и т

Ду н и т .....................................................

П и р о к с е н и т . . . .

Г а б б р о ................................

 

Д и о р и т ................................

 

Г р а н о д и о р и т . . . .

 

Г р а н и т ................................

 

С и е н и т ................................

 

Н е ф е л и н о в ы й с и е н и т

 

П е г м а т и т ...........................

|

(по В. И. Лучидкому)

ОЛИВИН

скорипен ы

аявгоор об­ манка

биотит

Минералы

альбит

калиевыепо­ левыешпаты

кварц

нефелин

О

&

 

 

 

 

П лагис кл азы

 

 

 

 

 

 

 

 

сб

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

сб

сб

 

 

 

 

+ + =F

+

т

+

 

-

Т

+ 1 =F

+

— — —

±

+

=F

±

т

±

±

+

+

+

т

=F

 

±

±

+

+

±

±

±

+

т

+

±

±

+

— .

±

±

+

-

| ± | ±

| =F

т

+

+ 1-

П р и м е ч а н и е . + означает, что минерал присутствует;

— означает, что минерал отсутствует;

± означает, что минерал обычно присутствует, но может и отсутствовать; =F означает, что минерал обычно отсутствует, но может и присутствовать.

О количестве различных минералов, входящих в состав тех или других пород, можно судить по схеме В. И. Лучицкого, приведенной на рис. 10.

Почти для всех абиссальных интрузивных пород можно ука­ зать на соответствующие им по химическому составу гипабис­ сальные интрузивные породы.

Гранитам соответствуют гранит-порфиры; гранодиоритам — гранодиорит-порфириты и т. д. (см. табл. 4).

Кроме того, между абиссальными интрузивными породами и соответствующими им гипабиссальными интрузивными породами в земной коре известен ряд постепенных переходов.

Для всех указанных выше интрузивных абиссальных и гип­ абиссальных пород имеются соответствующие по химическому составу эффузивные (палеотипные и кайнотипные) породы.

 

Элементы

петрографии

 

59

 

Главнейшие магматические горные породы

Таблица 4

 

 

Интрузивные

Эффузивные

абиссальные

гипабиссальные

палеотипные

 

кайнотипные

Граниты

Гранит-порфиры

Кварцевые порфиры

Липариты

Гранодиориты Гранодиорит-пор-

Кварцевые порфиры

Липариты

Кварцевые сие­

фириты

Порфиры

 

Трахилипариты

Монцонит-порфиры

 

ниты (монцо-

 

 

 

 

ниты)

Кварцевые диорит-

Кварцевые порфиКварцевые ан-

Кварцевые

диориты

порфирита

риты (дацитовые пор­ дезиты(дациты)

Сиениты

Сиенит-порфиры

фирита)

пор­

Трахита

Ортофиры и

Диориты

Диорит-порфириты

фиры

пор­

Андезиты

Андезитовые

Нефелиновые

Нефелиновые сие-

фирита

пор-

Фонолиты

Фонолитовые

сиениты

нит-порфиры

фиры

 

Базальты

Габбро

Габбро-порфириты

Диабазы

пор­

Пироксениты

Пикритовые

Пикриты

Перидотиты

фирита

 

 

 

Дуниты

 

 

_ 1_

В табл. 4 приведены палеотипные и кайнотипные эффузивные породы и соответствующие им по химическому составу интру­ зивные (абиссальные и гипабиссальные) горные породы.

В табл. 4 в каждой горизонтальной строке расположены магматические горные породы примерно одного и того же химиче­ ского состава, но возникшие на различных глубинах. Первые слева — те породы, которые образовались в наиболее глубоких областях земной коры; вторые затвердели ближе к земной поверх­ ности; третьи и четвертые — на самой поверхности, причем третьи — раньше, а четвертые — позже.

Табл. 5 служит для определения магматических горных пород. При пользовании таблицей надо придерживаться следующего

порядка.

1. По цвету и минералам-индикаторам кислотности (кварцу и оливину) устанавливают степень кислотности породы и ее место в одном из пяти возможных горизонтальных рядов.

2. Определяют минералы из групп полевых шпатов и фельдшпатитов или устанавливают их отсутствие в породе.

В горных породах, отдельные кристаллы которых так малы, что их нельзя обнаружить даже при помощи лупы, определять минералы надо путем рассмотрения породы в тонком срезе (шлифе) под микроскопом. Но и при макроскопическом методе, руковод-

60 Элементы минералогии, петрографии и тектоники

Таблица для определения

 

 

М инералы -

оличествоК

цветных м и ­ нералов(цвет­ число),ное %

С тепень

П р е о б л а ­

и ндикаторы

Ц ветны е

У словия

кислотности

даю щ ие

степени

си ли каты

о б р азо ван и я

 

цвета

кислотности

 

пород

Кислые

(75—650/0

Si02)

Средние (65-52 % Si02)

Основные

(52—40%

Si02)

Ультраосновные (<40% Si02)

Светлые

Кварц

Биотит, ро­

5—15

Излившиеся:

 

 

говая

 

а) кайнотипные

 

 

обманка,

 

б) палеотипные

 

 

пироксены

 

Гипабиссальные

 

 

 

 

Абиссальные

Серые

Кварц

Роговая

15—25

Излившиеся;

 

(5-10%)

обманка,

 

а) кайнотипные

 

 

биотит,

 

б) палеотипные

 

 

пироксены

 

Гипабиссальные

 

 

 

 

Абиссальные

 

Отсут­

Роговая

15—25

Излившиеся:

 

ствуют

обманка,

 

а) кайнотипные

 

 

пироксены,

 

б) палеотипные

 

 

биотит

 

Гипабиссальные

 

 

 

 

Абиссальные

Черные

Оливин

Пироксены,

50

Излившиеся:

 

(незначи­

роговая об­

 

а) кайнотипные

 

тельное

манка,

 

б) палеотипные

 

количество)

биотит

 

Гипабиссальные

 

 

 

 

Абиссальные

Черные или

Оливин

Пироксены

100

Излившиеся

темно-зеле­

(значитель­

 

 

 

ные

ное коли­

 

 

Глубинные

 

чество)

 

 

Элементы петрографии

61

Таблица 5

магматических пород [1]

Ортокл'азо-плагиоклазовые

П лагиоклазовы е

преобладает преобладает ортоклаз плагиоклаз

Липарит

 

 

Кварцевый порфир

 

Гранит-пор-

Гранодио-

 

фир

рит-порфи-

 

 

Гранит

рит

 

Гранодиорит

 

Трахилипарит

 

Кварцевый анде-

Порфир

зит (дацит)

Кварцевый

пор-

 

 

фирит (дацито-

Монцонит-

 

вый порфирит)

 

Кварцевый

дио-

порфир

 

рит-порфирит

Кварцевый

 

Кварцевый

дио-

сиенит (мои-

 

рит

 

цонит)

 

 

 

Трахит

 

Андезит

 

Ортофир и

 

Андезитовый

порфир

 

порфирит

 

Сиенит-пор-

 

Диорит-порфи-

фир

 

рит

 

Сиенит

 

Диорит

 

 

 

Базальт

 

Диабаз

 

Габбро-порфи-

Габбро

 

_

_

_

 

 

 

 

ФельдшпатиБесполевошпатовые товые

Фонолит Фонолито-

вый порфир Нефелино- — вый сиенит-

Нефедино-

вый сиенит

_

Пикрит, пи-

 

критовый пор-

 

фирит

Перидотит,

 

дунит и пиро-

 

ксенит