Магматические горные породы

Магматические горные породы (igneous rocks) образуются при остывании и кристаллизации природных силикатных расплавов (магмы или лавы). Магма- огнено-жидкий силикатный расплав с температурой от 550°С до 1500°С, в котором растворено до 12% газов. Магма образуется на большой глубине (в верхней мантии или в земной коре) и находится под большим всесторонним давлением. Поднимаясь вверх и внедряясь в верхние относительно холодные слои литосферы, магма постепенно остывает и раскристаллизовывается.

При вулканических извержениях магма либо изливается на поверхность Земли в виде лавы, либо выбрасывается в атмосферу. Если магма изливается на поверхность Земли (сушу или морское дно), то она в условия низких температур и давлений полностью теряет летучие компоненты, быстро остывает и затвердевает в виде аморфной массы. При мощных взрывах и выброса магмы, ее частицы быстро затвердивают в воздухе и в виде огненных обломков - пирокластов (вулканический пепел, песок, лапилли, вулканические бомбы) осаждаются на поверхности.

Таким образом, магматические горные породы по фациальным условиям образования (т. е. глубине и скорости формирования), что обьективно отражено в их структуре и условиях залегания, разделяются на два класса:

1) Плутонические (интрузивные):

· глубинные (абиссальные),

· полуглубинные (гипабиссальные).

2) Вулканические :

· эффузивные (излившиеся),

· пирокластические.

2.2.1.Плутонические породы (интрузивные - intrusive rocks), или внедрившиеся ( от лат. «интрузио» - внедрение)породыобразуются при остывании и кристаллизации магмы в глубине Земли и слагают интрузиные тела (интрузивы) преимущественно крупного и среднего размеров (батолиты, лакколиты, лополиты, штоки и др.), а также связанные с ними дайки

Процесс кристаллизации магмы на разных глубинах протекает при различных термодинамических условиях:

· Абиссальные (глубинные). На больших глубинах, в условиях постоянно сохраняющегося высокого давления и медленного длительного остывания магмы, происходит постепенная кристаллизация силикатного расплава, который превращается в полнокристаллический агрегат ( горную породу), сложенный зернами различных минералов одинакового размера, хорошоразличимых визуально.

· Гипабиссальные (полуглубинные). Гипабиссальные (полуглубинные) породы – производные кристаллизации магматических расплавов на относительно небольших глубинах и проявляются в большинстве случаев в виде малых интрузивов — даек, жил, силлов, небольших штоков, не связанных с вулканизмом трубок взрыва. Специфические условия образования, а именно, более быстрое, по сравнению с глубинными, остывание и кристаллизация при меньшем давлении делает эти породы по текстурам и структурам как бы промежуточными между глубинными интрузивными и эффузивными породами. В них часто наблюдается неполнокристаллические порфировые и порфировидные структуры, а также резкое обогащение темноцветными минералами в лампрофирах или, наоборот, полное отсутствие последних в аплитах и пегматитах. Тонкозернистое, мелкозернистое строение аплитов или, наоборот, гигантозернистая структура пегматитов, в которых включения кварца в полевом шпате, напоминают арабские письмена.

На средних глубинах условия кристаллизации магмы более разнообразны. Если обьем и температура магматического расплава достаточно велики, а температура вмещающих пород не очень высокая, то кристаллизация магмы протекает более быстрои не равномерно в разных ее частях. В ценральной части интрузивное тело будет сложено породой, обладающей полнокристаллической, равномернозернистой, средне-мелкозернистой структурой, а на контакте с вмещающими породами краевые части интрузивного тела в следствии быстрого охлаждения магмы и частичной потери летучих компонентов будут сложены породой с более мелкозернистой или неравнозернистой порфировидной структурой. На небольших глубинах, где температура и давление не достаточны для полной раскристаллизации магмы, могут образоваться породы с неполнокристаллической структурой , т. е. часть силикатного расплава раскристаллизовалась в минеральные зерна- вкрапленники, а другая часть при быстром охлаждении не успела раскристаллизоваться и затвердела в виде аморфной массы, в которой зародыши кристаллов различимы только при большом увеличении под микроскопом.

Примечание

Так как полуглубинные породы занимают по условиям образования промежуточное положение между глубинными интрузивными и и вулканическими, то:

1. Гипабиссальные породы с порфировидной структурой и отвечающие по составу определенным видам плутонических пород, получают, например, названиегранит-порфир, сиенит-порфир, диорит-порфирит ;.

2. Для афировых гипабиссальных пород, зернистость которых различима под микроскопом, рекомендуется использовать названия плутонических пород с корневой частью «микро» (микромонцонит, щелочной микросиенит и т. п.).

3. Для гипабиссальных пород, содержащих стекло или девитрифицированный мезостазис, рекомендуется использовать номенклатуру соответствующих вулканических пород в сочетании со словами «порфир» или «порфирит» (дацит-порфир, трахит-порфир, базальт-порфирит, андезит-порфирит и т. д.)

4. Петрографический кодекс рекомендует термины «порфир» и «порфирит» использовать только в наименованиях гипабиссальных (полуглубинных) пород и пород гипабиссального облика. Рекомендуется также отказаться от использования таких ранее широко распространенных, но теперь, устаревших терминов, как мелафир, альбитофир, ортофир, кератофир, спилит, диабаз и др.

Структура интрузивных пород различается по нескольким признакам.

1) По степени кристалличности: всегда полнокристаллическая (holocrystal-line texsture), зернистая (granular texture) (рис.49), т.е. любая точка в породе – этозерно минерала.

2) По абсолютному размеру зерен (в мм) (рис. 50): - гигантозернистые ( > 10 мм);

- крупнозернистые (coarse grained)(10- 3 мм);

- среднезернистые (medium grained)(3-1 мм);

- мелкозернистые (bine-grained)(1- 0,5 мм);

- скрытозернистые (афанитовые) <0.5 мм.

3) По относительному размеру зерен:

-Равномернозернистые (equigranular, evengrai-ned texture) когда зерна, слагающие породу, имеют более или менее одинаковые размеры (рис .50);

-Неравномернозернистые (inequigranular texture) – размеры зерен сильно колеблются и распространены в породе неравномерно. Разновидностью неравномернозернистой структуры является порфировидная (porphyraceous texture) – характеризующая наличием в породе крупных, видимых макроскопически, хорошо образованных вкрапленников какого-либо минерала, погруженных в полнокристаллическую основную массу, которая может быть мелко-, средне- и иногда даже крупнозернистой (рис.51).

Текстура интрузивных пород характеризует особенности заполнения пространства минералами : - Массивная (massive structure) – характеризуется тем, что весь объём пространства заполнен. а составные части породы (т. е. минеральные зерна) расположены плотно, компактно и беспорядочно (рис.52), не подчиняясь какому-либо определенному центру, направлению или плоскости, так что порода при расколе дает совершенно неправильные обломки.

Линейная (linear structure) – в случае ориентировки вытянутых удлиненных зерен в одном направлении или в плоскости, говорят о линейной или плоскопараллельной (plane-parallel structure) текстурах.

- Полосчатая (banded, striped structure) -текстура пород, в которых наблюдается чередование полос, отличающихся друг от друга минеральным составом или какими-либо другими признаками.

2.2.2. Вулканические породы (effusive; volcanic).

В классе вулканических пород различают эффузивные и пирокластические породы, которые образуются при излиянии или выбрасах лавы из вулканов на дневную поверхность (рис. 53).

· Эффузивные породы объединяют афировые и порфировые неполнокристаллические (сочетание кристаллов и вулканического стекла) и стекловатые породы, реже микрокристаллические. Эти породы формируются в результате закалки или быстрой кристаллизации магматического расплава на земной поверхности (в субаэральных и подводных условиях) или вблизи поверхности — в подводящих вулканических каналах и субвулканических камерах. Эффузивные породы образуют покровы, потоки ( рис.53). Процесс остывания и затвердевания лавы протекает настолько быстро, что лава застывает в виде вулканического стекла, не успев раскристаллизоваться, или в виде микрокристаллической массы, в которой зерна минералов не различимы невооруженным глазом.

Структура эффузивных пород. Структура эффузивных пород по степени кристалличности:

- неполнокристаллическая (hypocrystalline texture), когда значительная часть расплава затвердела в виде вуканического стекла, а другая в виде микрокристаллической массы (рис. 54);

- стекловатая (vitrous texture), когда вся порода представлена вулканическим стеклом -обсидиан(а,б), рис. 54;

- афировая- неразличимо зернистая у базальта, рис.54 в,г;

- порфировая ( базальт рис. 54д);

Очень распространенной для эффузивных горных пород является порфировая структура (porphyritic texture) – характеризуется наличием в породе крупных, макроскопически видимых хорошо ограненных кристаллов одного или двух минералов, расположенных в нераскристаллизованной основной массе с афировой или стекловатой (vitrous texture) структурой (рис.54д).

Текстура эффузивных пород чаще всего массивная (massive structure) (рис.54), но есть и специфические текстуры:

- пористая (porous structure), пузырчатая, пенистая текстура породы с более или менее обильными порами и пустотами, не заполненными вторичными минералами). Образуется при выделении газов из лавы при затвердевании.

- миндалекаменная (amygdaloidal structure), образующая при

заполнении газовых пор и пустот более поздними минералами: кальцитом, опалом, халцедоном, цеолитами, хлоритом и другими постмагматическими минералами (рис. 55).

- флюидальная(flow structure) текстура эффузивных пород, имеющих потокообразное расположение всех вытянутых элементов породы – пор, миндалин, порфировых выделений, отражающих направление движения вязкой застывающей лавы (рис.56).

· Пирокластические породы. К вулканическим горным породам, кроме эффузивных, относятся также пирокластические, которые образуются в результате мощных взрывов при вулканических извержениях, в результате которых в атмосферу выбрасывается огромное количество жидкой лавы в виде вулканического пепла, песка, лапиллей и вулканических бомб. (рис.57).

Структура и текстура пирокластических пород. Для пирокластических пород характерна обломочная структура. Падая на землю, раскаленные и затвердевшие сгустки лавы образуют рыхлые накопления, называемые тефрой. Тефра может быть сложена вулканическим пеплом (< 0.1мм ), песком (до 0.1- 2 мм), лапиллями (до 1-3 см), вулканическими бомбами и глыбами ( >3 см). В дальнейшем этот материа уплотняется, цементируется и в зависимости от размера обломков превращается в вулканический туф. Туфы, как правило, сложены тонкозернистой пепловой основной массой, на фоне которой четко выделяются остроугольные разноцветные обломки отдельных кристаллов и эффузивных горных пород. Если обломков мало и размеры их не превышают несколько мм, т.е. порода практически нацело сложена пепловым вулканическим материалом, то она называется туфом. Если обломков много и размеры их больше 1 см – это туфобрекчия, туфоконгломерат.

Структура пирокластических пород. Для пирокластических пород характерна обломочная структура (рис 58).

Текстура для мелкообломочных пирокластических пород массивная, а длятуфобрекчий,туфоконгломератов пятнистая с неравномерной окраской в светлых, розоватых, лиловых и бурых тонах.

Различают также туффиты (состоящие наполовину из вулканического и осадочного материала) и туфогенные породы (состоящие из нормально-осадочного материала при незначительной примеси вулканического). В зависимости от размера слагающих их обломков различают такие горные породы как туфогравелиты, туфопесчаники и т.д.