Классификация горных пород

В основу классификации горных пород положен генетический признак. По происхождению выделяют:

1) магматические горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава – магмы и лавы;

2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов;

3) метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давления, а также различных жидких и газообразных веществ (флюидов), поднимающихся с глубины.

Магматические горные породы наряду с метаморфическими слагают основную массу земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. В земной коре они образуют тела разнообразной формы и размеров, так называемые структурные формы, состав и строение которых зависят от химического состава исходной для данной породы магмы и условий ее застывания. В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается, прежде всего, содержание оксида кремния (SiO₂), по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности: ультраосновные породы, содержащие более 45% кремнезема (SiO₂), основные – 45-52%, средние – 52-65% и кислые – более 65%. Классификация горных пород приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Классификация магматических горных пород

Породообразующими минералами магматических пород являются минералы класса силикатов: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, которые в сумме составляют около 93% всех входящих в магматические породы минералов, затем оливин, фельдшпатоиды, некоторые другие силикаты и около 1% минералов других классов. В более основных породах преобладать цветные (темноцветные), менее богатые кремнеземом железисто-магнезиальные минералы, а в кислых – преимущественно светлые.Такое соотношение цветных и светлых минералов обусловливает, светлую окраску кислых пород, более темную основных и черную ультраосновных. С этим же связано увеличение плотности пород от кислых (2,58 г/см³) к ультраосновным (до 3,4 г/см³).

В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические породы делят на ряд групп: породы глубинные, или интрузивные, образовавшиеся при застывании магмы на глубине, и породы излившиеся, или эффузивные, связанные с застыванием магмы, излившейся на поверхность, т.е. лавы. К вулканическим породам кроме излившихся относятся пирокластические, представляющие скопление выброшенного при вулканических взрывах и осевшего на поверхность материала – куски застывшей в воздухе лавы, обломки минералов и пород. Интрузивные породы обладают массивной текстурой, характеризующейся отсутствием ориентировки минеральных зерен.

В эффузивных породах ориентированная текстура возникает чаще. При этом кристаллические зерна, струи стекла, пустоты располагаются упорядоченно по направлению течения потока лавы и породы приобретают флюидальную текстуру. Для них характерна также пористая текстура, отражающая процесс выделения газов при застывании лавы.

При описании магматических горных пород используют следующий порядок её определения:

1. Цвет.

2. Минеральный состав.

3. Структура. Необходимо определить в каком состоянии находится минералы в горной породе (кристаллы, зерна, аморфном) и указать для кристаллов их размеры:

а) кристаллическая:

- мелко <2 мм;

- средне 2-5мм;

- крупно >5 мм;

- гиганто> 10мм;

б) афонитовая(скрытокристаллическая) – если кристаллы невидны для эффузивных пород;

в) аморфная (стекловатая) для обсидиана.

4. Текстура:

массивная – если нет ориентировки зерен (чаще у интрузивных);

флюидальная – следы течения магмы.

порфировая – включения в эффузивных породах кристаллов

пористая (пузырчатая).

5. Название

6. Происхождение

Среди пирокластических пород выделяют туф и пемзу для которых характерна низкая плотность из-за их высокой пористости (пемза плавает на воду).

Осадочные породы. На поверхности Земли в результате действия различных экзогенных, т. е. внешних, факторов образуются осадки, которые в дальнейшем уплотняются, претерпевают физико-химические изменения – диагенез – и превращаются в осадочные горные породы. Они тонким чехлом покрывают около 75 % поверхности континентов. Многие из них являются полезными ископаемыми, другие – содержат таковые. Среди осадочных пород выделяются три группы:

1) обломочные породы,возникающие в результате механического разрушения каких-либо пород и накопления образовавшихся обломков;

2) глинистые породы,являющиеся продуктом преимущественно химического разрушения пород и накопления возникших при этом глинистых минералов;

3) химические (хемогенные), органогенные породы, образовавшиеся в результате химических и биологических процессов.

Обломочные и глинистые горные породы подразделяются по размеру зерен, окатанности, сцементированности и приведены в таблице 2.2.

В случае, если в глине присутствует песок, то выделяют глину песчанистую (песка 10-50%) и песок глинистый (песка >50%). Для современных отложений (четвертичных или антропогенных), залегающих возле поверхности, приняты следующие названия среднеобломочных пород:

- суглинок – 50% глины 50% песок;

- супесь – 70% песок 30% глины.

В полевых условиях существуют различные методики для диагностики ряда глина-суглинок-супесь.

Метод 1. Намочить образец и скатать. Глина скатывается в тонкую нитку, суглинок – в спичку, супесь – в «колбаску». Далее свернуть раскатанную породу вокруг пальца, чтобы образовалось кольцо. У глины образуется кольцо без трещин, у суглинка – с трещинами, у супеси – кольцо разламывается.

Метод 2. Диагностика на зуб. Разжевать небольшой кусочек образца в случае, если на зубах попадается песок, то это суглинок.

Таблица 2.2

Классификация осадочных горных пород

При описании обломочной горной породы определяют следующие характеристики:

1. Цвет.

2. Структура. Соответствует размеру обломков:

- псефитовая – больше 2 мм;

- псаммитовая – 0,05-2 мм;

- пелитовая – менее 0,05 мм.

3. Текстура:

- слоистая;

- однородная.

4. Сцементированость. Указывает на состав цемента, связывающий обломки и зерна:

- Сильно – кремнистый цемент. Очень тяжело разбить
молотком;

- средне – карбонатный, разбивается молотком, вступает в реакцию с НС1;

- слабо – расщепляется руками и состоит из глинистого цемента.

5. Название.

6. Происхождение.

Химические и органогенные породы образуются преимущественно в водных бассейнах.

Их классифицируют по химическому составу:

1) Карбонатные породы составляют14% от всех осадочных пород. Наиболее распространенными породами данной группы является известняк, состоящий из кальцита или доломита. Он может образовываться двумя путями: осаждаться из воды (хемогенный) или является продуктом жизнедеятельности организмов (органогенный) – ракушечный известняк, рифовый известняк. К этой группе относится мел, образовавшийся из остатков микроскопических водорослей в морских бассейнах и состоит из кальцита. С мелом часто ассоциируют мергель, являющейся смесью мела и глины. В отличии от мела он серого цвета и при реакции с НС1 оставляет грязное пятно.

2) Кремнистые породы состоят из опала, халцедона и кварца (SiO₂). Наиболеераспространенные породы:

- диатомиты – легкие пористые породы, похожие на мел, но не вступающие в реакцию с НСl. Прилипает к языку;

- опока – серая, черная пористая горная порода, прилипающая к языку;

- кремень – серого цвета с концентрически-зональной текстурой. Часто встречается в карбонатных породах.

3) Каустобиолиты. Образуются из растительных и животных остатков,
преобразованных под влиянием различных геологических факторов.
Эти породы обладают горючими свойствами, чем и обусловлено их
важное практическое значение. К ним относятся породы ряда углей. Они являются горючими полезными ископаемыми.

Торф – пористая порода с видимыми остатками растений. Содержание углерода (С) до 60%.

Бурый уголь – темно-бурая плотная порода. Содержание Сдо 75%.

Каменный уголь – черная, более плотная порода, нежели бурый уголь. Содержание Сдо 90%.

Антрацит – серовато-черные породы с сильным металловидным блеском, образовавшаяся при повышенном давлении и температуры. Излом неровный, раковистый; рук не пачкает. СодержаниеСдо 97%.

Горючие сланцы – породы смешанного – обломочного и органогенного происхождения, образующиеся на дне бассейнов при одновременном осаждении органического вещества (до20-60%) и глинистых или известково-глинистых частиц.

4) Галоидные и сульфатные породы относятся к химическим образованиям, выпадающим в осадок из растворов в жарком сухом климате. Представителями данной группы является:

- каменная соль (состоит из галита и имеет соленый вкус);

- гипс (состоит из минерала гипса и легко царапается ногтем).

При описании данных породы указывают следующие признаки:

1. Цвет

2. Минеральный состав.

3. Структура:

а) кристаллическая:

- мелко < 2 мм;

- средне 2-5мм;

- крупно >5 мм;

- гиганто> 10мм;

б) скрытокристаллическая;

4.Текстура:

- слоистая;

- однородная;

- пятнистая;

- пористая;

- органогенная.

5. Название.

6. Происхождение.

Метаморфические породы являются результатом преобразования пород разного генезиса (осадочного и магматического), приводящего к изменению первичной структуры, текстуры и минерального состава всоответствии с новой физико-химической обстановкой. Главными факторами (агентами) метаморфизма являются эндогенное тепло, всестороннее давление, химическое воздействие газов и флюидов. Постепенность нарастания интенсивности факторов метаморфизма позволяет наблюдать все переходы от первично осадочных или магматических пород к образующимся по ним метаморфическим породам. Метаморфические породы обладают полнокристаллической структурой. Размеры кристаллических зерен, как правило, увеличиваются по мере роста температур метаморфизма. Наиболее типичны ориентированные текстуры.

К метаморфическим породам относятся следующие:

- сланцы. Образуются из глин и имеют сланцеватую текстуру;

- гнейсы внешне схожи с гранитами, но имеют гнейсовую (полосчатую) текстуру;

- мраморы образуются при метаморфизме карбонатных пород, имеют явно кристаллическую структуру и вскипает с НС1;

- кварциты – порода, состоящая из кварца. Если в состав входят железистые минералы (магнетит, гематит) – железистый кварцит (джеспилит), являющийся главной рудой на железо.

При определении метаморфических пород важно обратить внимание на её текстуру, которая показывает условия образования. Наличие в породе полосчатости (не слоистости!) свидетельствует о направленном давлении на породу. Порядок описания метаморфической породы:

1. Цвет.

2. Структура:

а) кристаллическая

- мелко < 2 мм;

- средне 2-5 мм;

- крупно 5-10 мм;

- гиганто> 10 мм.

3.Текстура:

- сланцеватая – параллельные расположение зерен минералов, при ударе порода распадается на параллельные пластинки;

- гнейсовая – чередованием полосок различного минерального состава. В случае чередования полос, состоящих из зерен светлых и цветных минералов текстура называетсяполосчатой.

- массивная;

- плоичатая – полоски минералов напоминающие волны (джеспилита).

Внешне эти текстуры напоминают слоистость осадочных пород, но их происхождение связано не с процессом накопления осадков, а с перекристаллизацией и переориентировкой минеральных зерен в условиях ориентированного давления.