ЛЕКЦИЯ 5. Гипергенез и кора выветривания

Классификация магматических пород

СТРОЕНИЕ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД - включает понятия структура и текстура.

Характеристике магматических пород.

1. Минеральный состав - минералы подразделяют на породообразующие (главные и второстепенные) и акцессорные.

Породообразующие минералы - составляют>90% объема породы и представлены главным образом силикатами:

· полевые шпаты, кварц, нефелин - светлоокрашенные,

· пироксен, оливин, амфиболы, слюды - темноцветные.

В разных по химическому составу породах один и тот же минерал может быть главным или второстепенным.

Акцессорные минералы составляют, в среднем ~1% объема породы, и представляют: апатит, магнетит, циркон, рутил, хромит, золото, платину и др.

Структура горных пород (от лат. structura-взаиморасположение, соотношение, связь) - это обобщенный показатель внутреннего строения и взаимоотношения зерен минералов в горной породе (плакат). Чтобы определить структуру нужно знать размеры и форму зерен минералов, взаимное их расположение, степень кристалличности.

Текстура - способ заполнения пространства и рассматривается как внешний облик пород. Например, при кристаллизации основных пород может происходить обособление в пространстве темноцветных и светлоокрашенных минералов. И тогда порода может выглядеть пятнистой или полосчатой, т.е. это и будет текстура. Типы структур и текстур представлены в витрине в коридоре - ознакомиться.

В основу классификации положены признаки - химический состав и генезис. По химическому составу и в частности по содержанию кремнезема SiO₂ все породы делятся на:

· ультраосновные SiO₂ >45%

· основные SiO₂ до 45-52%

· средние SiO₂ до 52-65%

· кислые SiO₂ до 65-75%

В свою очередь среди этих групп каждая подразделяется по генезису на интрузивные и эффузивные.

Поэтому в литературе в каждой из групп пород по химическому составу можно встретить двойное название пород - по интрузивному представителю этой группы и его эффузивному аналогу. Например, породы кислого состава - это группа гранита-липарита, основного - группа габбро- базальта и т.д.

Интрузивные породы могут подразделяться по глубине формирования, а эффузивные -по времени на палеотипные (палео - древние) и кайнотипные (kainos-новый, т.е. продукты современного вулканизма.

От ультраосновных к кислым породам меняется соотношение в них между минералами темноокрашенными и светлоокрашенными. Это отражается на общем цвете пород-от темных и темно-зеленых через серые (диорит) до светлых и яркоокрашенных гранитов.

Горные породы, сформировавшиеся в недрах Земли, могут достигать ее поверхности. В этом случае они попадают в условия, которые отличаются от тех, в которых они сформировались. В новых условиях массивные горные породы теряют первоначальную физическую и химическую устойчивость - начинается процесс их разрушения. Весь комплекс физико-химических явлений, происходящих на поверхности Земли, А.Е.Ферсман назвал гипергенезом. В геологической литературе часто встречается старое название этого процесса - выветривание. Но выветривание это лишь часть комплекса явлений, связанная с деятельностью ветра, и его употребление правомерно только в этом узком понимании. Понятие же гипергенеза охватывает все многообразие процессов, которое можно разделить на физическое и химическое разрушение. Оба эти типа проявляются совместно, хотя в разных условиях один из них может преобладать над другим. Рассмотрим каждый из этих процессов.

Физическое разрушение или дезинтеграция - происходит в силу ряда причин.

1. Дилатация - означает расширение, растяжение - под этим термином понимают разрушение горных пород, связанное с их расширением. Это происходит, когда горные породы сформировавшиеся в условиях высоких давлений, попадают на поверхность Земли. Здесь величина давления резко падает до нормального атмосферного. Сжатые и уплотненные под высоким давлением горные породы, не испытывая внешнего давления начинают расширяться и при этом образуются трещины.

2. Температурное разрушение - вызвано суточными и сезонными колебаниями температуры. Предполагают:

- что разные породообразующие минералы обладают разными скоростями нагревания и охлаждения. Эта разница приводит к ослаблению сил сцепления между зернами минералов и растрескиванию горных пород;

- в горных породах в различном количестве всегда есть микротрешины и поры. В условиях низких температур, попавшая в них вода, замерзая, увеличивается в объеме и тем самым оказывает давление, за счет которого микротрещины увеличиваются и это влечет растрескивание пород. В условиях сухого и жаркого климата, вода по трещинам устремляется к поверхности и испаряется. При этом могут кристаллизоваться соли, содержащиеся в воде, которые также оказывают давление на трещины и приводят к разрушению.

3. Механическое разрушение пород растениями - корневая система проникает по трещинам, расширяя и увеличивая их, что и приводит к разрушению пород.

4. Химическое разрушение - в поверхностных условиях происходят химические реакции, которые приводят к образованию новых минералов, устойчивых в этих условиях. Химическими реагентами являются поверхностные и подземные воды, часто минерализованные и содержащие О₂, СО₂ и т.п. Основные типы химического разрушения - растворение, окисление, гидратация и гидролиз. Рассмотрим их.

Растворение происходит под действием воды минералов и горных пород. Наиболее растворимы - карбонаты, галоиды, сульфаты. Образующиеся при этом пустоты в массиве горных пород приводят к обвалам и разрушению. Установлено, что химические элементы, входящие в состав горных пород, обладают разной способностью растворяться и выноситься, т.е. подвижностью. По этому признаку они группируются на:

	Элементы
энергично выносятся	Cl, Br, J,S
легко выносятся	Ca, Na, K
подвижные инертные	SiO2, Mn, P, Cu, Ni, Co Al, Fe, Ti

Окисление происходит под действием кислорода и воды на минералы, в формулу которых входят Fe, Cu, Mn, Al. Наиболее интенсивно окисление наблюдается в сульфидах. Так для минерала пирита реакция проходит:

FeS₂ +mO₂ +nH₂O → Fe₂O₃. nH₂O (лимонит), большое количество которого над сульфидными месторождениями называют “железная шляпа”.

CuFeS₂ +H₂O+O₂ +CO₂ → Cu₂O+Cu₂ (CO₃)(OH)₂ +Fe₂O₃ nH₂O

халькопирит

куприт

малахит

лимонит

Гидратация - процесс вхождения в кристаллическую решетку минералов молекулы воды. Типичный пример - превращение ангидрита в гипс:

CaSO4 +2H2 O → CaSO4 H2O

ангидрит

гипс

Гидролиз - процесс разрушения кристаллической решетки под действием воды и ионов в силикатах и алюмосиликатах. Например, у полевых шпатов:

· каркасная структура превращается в слоевую,

· из кристаллической решетки выносятся растворимые соединения К, Na, Ca;

Процесс гидролиза проходит в несколько стадий, количество которых, как и конечный продукт зависят от климатических условий. Так при умеренном климате ортоклаз превращается в каолинит, и на этом процесс завершается. Но если эта реакция происходит при жарком и влажном климате, то процесс гидролиза продолжается и каолинит переходит в боксит (окислы и гидроокислы Al).

В последние десятилетия геологи большое значение стали придавать процессам гипергенеза, происходящих под водой, с общим названием гальмиролиз. В результате образуются Fe-Mn-Si руды, глауконит и глины.

Рассмотренные различные процессы гипергенеза, как правило, протекают совместно. Но интенсивность каждого из них не одинакова и, зависит, прежде всего, от климата, т.е. от количества осадков и температуры. Н.М.Страхов (плакат) показал, как в разных климатических зонах изменяется соотношение между химическим и физическим процессами разрушения.

Продукты гипергенеза - минералы и горные породы. Они могут оставаться на месте или перемещаться в условиях расчлененного рельефа.

Элювий - это продукты физического разрушения, оставшиеся на месте после своего образования. Они представляют собой обломочный материал разного размера - от глыб (курумы) до элювиальных песков и глин.

Коллювий - те же продукты физического разрушения, но смещенные к подножию склона горы (осыпи, обвалы). Причем их перемещения быстрые.

Дата добавления: 2013-12-12