Ультраосновные породы

В ультраосновных породах кремнекислоты мало и они почти целиком состоят из минералов, богатых основными окислами (глав­ным образом окислами железа и магния). Окраска этих минералов темная («цветные минералы»), поэтому ультраосновные породы имеют темную или черную окраску с зеленоватым оттенком. Удельный вес ультраосновных пород 3,0—3,3 (тяжелые). Породообразующими минералами ультраосновных пород являются оливин и пироксены, реже амфиболы и минералы, относящиеся к простым и сложным окислам железа. Эффузивные ультраосновные породы встречаются редко. С ультраосновными породами могут быть связаны месторожде­ния платины, никелевых руд, руд хрома, асбеста.

Представителями интрузивных ультраосновных пород являются дуниты, пироксениты, перидотиты и серпентиниты.

Дуниты состоят в основном из оливина, поэтому окрашены обычно в желтовато-зеленый цвет различных оттенков.

Пироксениты состоят главным образом из пироксенов; в небольших количествах присутствует оливин. Имеют черную или темно-зеленую окраску. Структура ультраосновных пород большей частью крупнозернистая, реже средне- и мелкозернистая.

Перидотиты состоят преимущественно из оливина и пирок­сена. Имеют темно-зеленую, темно-серую, черную окраску.

Серпентиниты. Оливин, входящий в состав ультраосновных пород, под влиянием газовых и водных растворов может перейти в минерал, называемый серпентином. Горные породы, состоящие из серпентина, называют серпентинитами. Это плотные породы с неров­ным изломом, зеленого цвета, разных оттенков, иногда почти чер­ные. Легко чертятся ножом.

Основные породы

Главными породообразующими минералами основных пород явля­ются пироксены (авгит) и плагиоклазы. Кроме того, в них могут при­сутствовать роговая обманка и реже оливин. Большое количество цветных минералов придает породе темную окраску, на фоне которой у интрузивных пород выделяются темно-серые зерна плагиоклазов. Удельный вес основных пород 2,9—3,0 (тяжелые). Представителями основных пород являются породы группы габбро, объединяющие габбро, диабазы и их излившиеся аналоги — базальты.

Габбро — это равномернозернистые темноокрашенные по­роды, состоящие из темных кристаллов пироксена (авгита) или рого­вой обманки и обычно более светлых кристаллов плагиоклаза. Пла­гиоклазы в габбровых породах светлые, серые, буроватые или почти черные от примесей, чаще представлены Лабрадором. Характерными примесями являются рудные минералы, относящиеся к простым и сложным окислам железа, апатит и др. Разновидности габбро, состоящие почти целиком из Лабрадора, называются лабрадоритами. С габбро могут быть связаны месторождения титаномагнетита (магне­тит, содержащий примеси Ti02) и меди.

Диабазы — это средне- или мелкозернистые, реже тонко­зернистые или совсем плотные породы темно-зеленой, зеленовато-серой окраски. Состоят из плагиоклаза и пироксена (авгита). Часто в них присутствует магнетит. Имеют офитовую (диабазовую) струк­туру, характеризующуюся тем, что кристаллы плагиоклаза лучше огранены, чем кристаллы пироксена. Промежутки между хорошо образованными кристаллами плагиоклаза заполнены неправильными зернами пироксена.

Диабазы с порфировой структурой называют диабазовыми порфиритами. Диабазы бывают и эффузивными. Представителями эффу­зивных диабазов являются спилиты — афанитовые породы зеленого цвета, состоящие из альбита и цветных минералов. С диабазами свя­зан целый ряд месторождений различных металлов.

Базальты — темные, иногда совершенно черные излившиеся породы, состоящие наполовину из плагиоклаза, наполовину из цвет­ных минералов. В значительном количестве присутствуют рудные минералы и часто — оливин. Структура базальтов обычно афанито-вая. Нередко в основной афанитовой массе породы наблюдаются пор­фировые выделения авгита, оливина, плагиоклаза, роговой обманки.

Базальты и диабазы применяются для изготовления различных изделий, например кислотоупорных плиток, специальной посуды и частей аппаратуры для химических заводов, изоляторов и т. п.

Средние породы

Средние породы характеризуются большим содержанием светлых минералов, чем цветных, поэтому окраска их светлая. Светлые мине­ралы обычно представлены плагиоклазом или калиевым полевым шпатом, цветные — биотитом, роговой обманкой, реже авгитом. Удельный вес средних пород небольшой — 2,7—2,9.

Представите­лями средних интрузивных пород являются диориты и сиениты, эффузивных — андезиты и трахиты. у Диориты — полно кристаллические средне- или мелкозерни­стые, иногда плотные породы, состоящие из плагиоклаза, придающего породе светло- или зеленовато-серую окраску, на фоне которой резко выделяются кристаллы цветных минералов, преимущественно рого­вой обманки. В некоторых диоритах в более или менее значительном количестве присутствует кварц; в этом случае они называются квар­цевыми диоритами. Иногда диориты имеют порфировую структуру, тогда они называются диорит-порфиритами.

С диоритами часто связаны различные рудные месторождения (магнетит, халькопирит, сфалерит, галенит).

Сиениты — обычно среднезернистые породы, состоящие из калиевого полевого шпата и небольшого количества цветных минера­лов (роговая обманка, биотит, пироксены). Окраска сиенитов зависит от цвета преобладающего полевого шпата, который может быть мясокрасным, желтоватым или белым. Некоторые сиениты содержат кварц, но в меньшем количестве, чем граниты. Такие сиениты назы­ваются граносиенитами, или кварцевыми сиенитами; они занимают промежуточное положение между сиенитами и гранитами.

С сиенитами нередко связаны месторождения магнетита, марган­цовых, медных руд и золота.

Андезиты— эффузивные аналоги диоритов. Это плагиоклазовые горные породы порфировой структуры. Основная масса андезитов скрытокристаллическая, пористая, окрашенная в светло-серые и светло-бурые тона. В ней часто хорошо выделяются блестящие вкрапленники плагиоклазов, роговой обманки, авгита. Встречаются андезиты и черного цвета, напоминающие базальт, с небольшим количеством вкрапленников плагиоклаза.

Трахиты — это эффузивные аналоги сиенитов. Основная масса породы плотная, афанитовая, состоящая в основном из полевого шпата или стекла, имеет серую, желтую или красноватую окраску. В основной массе породы вкраплены порфировые выделения водяно-прозрачной рановиздности калиевого полевого шпата, плагиоклаза, биотита, роговой обманки. В изломе трахиты шероховаты, что обу­словлено тонкопузырчатой структурой основной массы породы, причем в пустотах нередко наблюдаются мелкие кристаллики вто­ричных минералов. По внешнему виду трахиты похожи па андезиты. Отличаются от них более светлой окраской, кроме того, у андезитов поры достигают крупных размеров и часто наблюдается миндалека-менная структура.

Кислые породы

В составе кислых пород кремнекислоты более половины, поэтому избыток ее выделяется в виде кварца. Таким образом, для кислых интрузивных пород характерно присутствие видимого кварца. Породообразующими минералами кислых пород являются калиевый полевой шпат, кислый плагиоклаз, кварц и цветные минералы (слюды, амфиболы, изредка пироксены). Преобладает полевой шпат (60— 70%), придающий кислым породам светлую окраску. Кварца содержится 25—35%, остальное приходится на цветные минералы. Удельный вес кислых пород небольшой — около 2,6—2,7. Предста­вителями кислых интрузивных пород являются граниты и гранодиориты, эффузивных — липариты и кварцевые порфиры, жильных — пегматиты и аплиты.

Граниты — полнокристаллические породы равномерно или неравномериозернистые, состоящие из полевых шпатов (65— 70%), среди которых преобладает калиевый полевой шпат, и цветных минералов (5—10%). Окраска гранитов зависит от цвета полевого шпата, который может быть мясо-красным, белым, серо­вато-желтым. Кварц присутствует в виде бесцветных, дымчато-серых или черных зерен неправильной формы с жирным блеском. Если основная масса гранита мелкокристаллическая, но в ней имеются отдельные крупные кристаллы полевых шпатов, порода называется гранит-порфиром.

Гранодиориты — полнокристаллические интрузивные по­роды состава промежуточного между гранитами и кварцевыми дио­ритами. Состоят из полевых шпатов, кварца и цветных минералов (роговой обманки, биотита). Характерно, что плагиоклазы в гранодио-ритах преобладают над калиевыми полевыми шпатами.

Липариты (риолиты) — являются эффузивными аналогами гранитов. Имеют порфировую структуру. Основная масса породы афанитовая, состоящая из полевого шпата и кварца, или из стекла, соответствующего по составу этой смеси. Порфировые вкра­пленники представлены полевым пшатом, кварцем, цветными мине­ралами.

Кварцевые порфиры представляют собой измененные липариты и обладают плотной более или менее темноокрашенной (бурой, буро-красной, буро-желтой, серой) основной массой, в кото­рую вкраплены сильно разрушенные кристаллы ортоклаза и блестя­щие кристаллы кварца. Вкрапленники цветных минералов присут­ствуют редко.

Разновидностями липаритов можно считать вулканическое сте­кло — обсидиан и пемзу. Вулканическое стекло — это стекловатая порода черного или красновато-бурого цвета со стеклянным блеском. Пемза представляет собой тонкопористую или пенистую массу вул­канического стекла желтоватого или красноватого цвета с матовым или шелковистым блеском.

Пегматиты — жильные породы, по составу соответствующие гранитам. Образуются из остаточной магмы, обогащенной летучими веществами. Характеризуются крупнокристаллической структурой. Отдельные кристаллы в пегматитах могут достигать огромных раз­меров. Кристаллы мусковита достигают в поперечнике иногда 1 м и более. Кроме мусковита могут присутствовать крупные кристаллы биотита, полевого шпата, апатита и других минералов. Нередко в пегматитах наблюдается закономерное прорастание полевых шпатов кварцем. При этом па поперечном срезе кристаллы полевого шпата образуют на поверхности породы рисунок, напоминающий древне­еврейские письмена. Такие пегматиты называют письменным грани­том, или еврейским камнем.

С пегматитами нередко связаны месторождения слюд, полевых шпатов, минералов, содержащих различные рассеянные и редкие элементы.

Аплиты — средне- и тонкозернистые, а часто совершенно плотные (афанитовые) светлоокрашенные жильные породы. Цвет — от белого до мясо-красного. Породообразующими минералами аплитов являются полевые шпаты и кварц. В незначительных количествах присутствуют цветные минералы. Окраска аплитов зависит от цвета полевого шпата.

Осадочные породы

Осадочные породы образуются за счет отложения продуктов меха­нического и химического разрушения пород, а также продуктов жизнедеятельности организмов.

Все осадочные породы являются результатом деятельности экзогенных процессов. Основная масса осадочных пород образуется на дне озер и морей.

В процессе образования осадочных пород можно выделить две стадии: 1) стадию рыхлого осадка и 2) стадию твердой горной породы. Между осадками и осадочными горными породами нет резкой границы и многие рыхлые образования (галечник, щебень, пески и пр.) являются одновременно и осадками и осадочными горными породами. Но некоторые осадки хотя и являются материалом, из которого образуются осадочные породы, не могут рассматриваться как горные породы (например, студнеобразный озерный органиче­ский ил). Процесс превращения рыхлого осадка в твердую горную породу носит название диагенеза. Диагенез осуществляется через уплотнение, обезвояшвание, цементацию, перекристаллизацию осадка. Для большинства осадочных пород характерна пластообразная форма залегания и слоистая текстура. По происхождению осадочные породы подразделяются на обломочные, хемогенные и органогенные.

Обломочные породы

Обломочные породы — это осадочные породы, образовавшиеся за счет отложения обломков пород, подвергшихся разрушению. В зави­симости от размера преобладающих обломков эти породы подразде­ляются на крупно-, средне- и мелкообломочные и глинистые. Струк­тура обломочных пород называется обломочной, причем в зависи­мости от размера обломков, слагающих породу, она может быть крупнообломочной, среднеобломочной и т. д.

Крупнообломочные породы более чем на 50% сложены обломками диаметром более 1 мм. Эти породы могут быть как рыхлыми, так и сцементированными. Классификация крупно­обломочных пород производится в зависимости от размеров и формы обломков, а также от того, сцементированы они или нет (табл. 2).

Таблица 4

Классификация крупнообломочных пород

Среднеобломочные (песчаные) породы состоят из обломков диаметром от 1 до 0,1 мм. К среднеобломочным породам относятся пески и песчаники. Песчаниками называются сцементи­рованные пески. В зависимости от состава преобладающих обломков пески и песчаники могут быть кварцевыми, аркозовыми (полево­шпатовыми) и др. Цемент песчаников (так же как и брекчий, конгло­мератов) может быть глинистым, известковистым, кремнистым, же­лезистым и др.

Мелкообломочные (алевритовые) породы состоят в основном из обломков диаметром от 1,0 до 0,01 мм. Рыхлые мелко­обломочные породы называются алевритами, а сцементированные — алевролитами. К алевритам можно отнести лёсс.

Глинистые породы более чем на 30% состоят из частиц диаметром мепее 0,001 мм, а размеры остальных не превышают 0,01 мм. Глинистые породы нередко выделяют в самостоятельную группу осадочных пород, так как в них наряду с тонкообломочным материалом присутствуют продукты химического отложения, так что их рассматривают как промежуточные между обломочными и хе-могенными породами. Главной составной частью глинистых пород являются глинистые минералы, к числу которых относятся каолинит и некоторые другие минералы. К глинистым породам относятся глины и аргиллиты. Аргиллиты представляют собой глины, подверг­шиеся уплотнению и цементации. Окрашены глины и аргиллиты в различные цвета в зависимости от примесей (бурый, красноватый, зеленоватый, синий, черный и др.). Глина, целиком состоящая из каолинита, называется каолином.

Глины с примесью песка называются суглинками. В суглинках глинистых частиц больше, чем песчаных; если же песчаных частиц больше, чем глинистых, порода называется супесью. Иногда к глини­стым породам относят глинистые сланцы. Однако их следует рас­сматривать как породы метаморфические.

Хемогенные породы

Хемогенные породы — это осадочные породы, образовавшиеся в ре­зультате выпадения растворенных веществ из истинных и коллоид­ных водных растворов. Эти породы формируются главным образом на дне водоемов. Хемогенными также являются отложения подзем­ных вод (вещество сталагмитов, сталактитов, цемент обломочных пород и т. п.).

Хемогенные породы, образовавшиеся за счет выпадения вещества из истинных растворов, имеют кристаллическую структуру (крупно-, средне-, мелко- и тонкозернистую), а из коллоидных — скрытокри-сталлическую. Текстура хемогенных пород большей частью слои­стая, но может быть и массивная.

Из числа хемогенных пород рассмотрим следующие.

Железные руды, представленные бурым железняком и си­деритом. Отлагаются они как в морских бассейнах, так и в озерах и бо­лотах. Довольно характерным дл! бурых железняков такого про­исхождения является оолитовое строение. Сидерит образует линзы и пласты небольшой мощности.

Марганцовые руды, представлены окислами и кар­бонатами марганца. Марганцовые руды, сложенные окислами мар­ганца, имеют черную окраску, карбонаты марганца — розовато-серую окраску. По своему происхождению марганцовые руды близки к хемогенным железным рудам, нередко имеют оолитовое строение. Марганцовые руды имеют большое практическое значение для полу­чения ферромарганца. Наиболее крупные месторождения марган­цовых руд: Полуночное (Сев. Урал),.

Бокситы представляют собой породы, состоящие преимуще­ственно из гидратов окиси алюминия А1(ОН)₃ или НАlO₂. По внеш­нему виду — это чаще всего землистые или оолитовые массы красно-бурого, светло-желтого, иногда белого цвета. Нередко бокситы в той или иной степени сцементированы. Они являются рудой на алюми­ний. Важнейшие месторождения: Красная Шапочка, Черемухинское, Каменский район, район Кушвы (Урал), Тихвинское (Ленинград­ская обл.).

Фосфориты— это осадочные породы, богатые фосфатом кальция типа апатита. Обычно фосфориты представляют собой пески, глины, карбонатные и другие породы, сцементированные фосфатами кальция. Встречаются в виде конкреций, желваков, слоев. Окраска серая, бурая, черная, иногда белая, желтоватая, зеленоватая. Нередко в составе фосфоритов большая роль принадлежит и органическим остаткам. При трении кусков фосфорита друг о друга появляется запах, как от жженой спичечной головки. Месторождения: близ Актюбинска, в горах Каратау, в Московской, Курской и других областях.

Трепел по внешнему виду очень похож на мел, но в отличие от него состоит из кремневых зернышек, являющихся продуктом разлояения скелетиков диатомовых водорослей и некоторых других мелких морских организмов. Это очень мягкая, пористая, тонко­зернистая, легкая, очень нежная на ощупь порода, белого, желто­вато-серого цвета, легко растирающаяся менаду пальцами в тонкий порошок. Трепел применяется для фильтрования кислот, для термо­изоляции, полировки металлических изделий, изготовления специ­ального кирпича, в цементной промышленности. Крупные месторождения трепела встречаются в Среднем Поволжье, , на Урале.

Мергели представляют собой осадочные породы, переходные от известняков и доломитов к глинистым породам. Содержат от 50 до 80% углекислой извести (СаС0₃) или углекислого магния (MgC0₃) или обоих этих соединений и от 20 до 50% глинистых и алевритовых частиц. Обычно мергели имеют тонкозернистую струк­туру и массивную текстуру. При смачивании нередко становятся пластичными. Окрашены чаще всего в светлые тона, но встречаются разновидности коричневого, фиолетового, зеленоватого, красного цвета, а также пестрые. Применяются мергели как сырье для изго­товления цемента. Крупные месторопадения мергелей имеются в Поволжье, Заволжье, Приуралье на Черноморском побережье Кавказа.

Известняки хемогенного происхождения возникают в результате отложения углекислого кальция из водных растворов. Типичными представителями хемогенных известняков являются:

1. Известковый туф (травертин), представляющий собой пори­стые массы, формируется за счет выделения углекислого кальция из вод некоторых источников.

2. Оолитовые известняки, состоящие из известняковых оолитов диаметром от долей миллиметра до 15—25 мм.

3. Плотные тонкозернистые известняки, образующиеся на дне водоемов.

4. Сталактиты и сталагмиты.

Окраска известняков может быть различной, в зависимости от примесей (серая, бурая, черная, зеленоватая, красноватая, желто­ватая). Чистые известняки имеют белую окраску. Применяются как строительный материал, для получения извести, цемента, как флюс в металлургии. Месторождения известняков очень распростра­нены.

Доломиты — хемогенные породы, основной составной ча­стью которых является доломит. По внешнему виду похож на из­вестняк. В отличие от известняка слабо вскипает с соляной кислотой в порошке. Большинство доломитов образуется за счет замещения в известняках части кальция магнием, который содержится в мор­ских водах в составе растворимых солей. Окраска доломитов боль­шей частью светлая — желтоватых, красноватых, зеленоватых то­нов. Применяются доломиты в цемептной, стекольной, керамической промышленности, как огнеупорный материал и флюс в металлургии, как строительный материал. Крупные месторождения доломита имеются в Московской области, на Урале, в Поволжье, в Крыму, на Северном Кавказе.

Каменная, калийная соли, гипс являются ти­пичными хемогенными породами (см. § 33). Нередко каменная соль и гипс залегают вместе, переслаиваясь друг с другом. Это объяс­няется тем, что гипс выделяется из раствора в первую очередь, так как по сравнению с каменной солью имеет значительно меньшую растворимость. Гипс, каменная и калийная соли залегают обычно пластами, причем мощность гипса может превышать 100 м, мощность каменной соли достигает 500 м и более.