Лекция3 Петрография породы.ppt
- Количество слайдов: 113
МАГМАТИЧЕСКИЕ, ОСАДОЧНЫЕ И МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ • Лекция 3
• Петрография (от гр. петрос - камень и графия - описание) - наука, изучающая горные породы. Минеральный состав и структурные особенности изучают под микроскопом в тонких срезах породы, называемых шлифами.
• Горная порода представляет собой природный минеральный агрегат, образованный в земной коре при геологических процессах. Обычно состоит из нескольких минералов (гранит, песок, глина и др. ), но может быть мономинеральной (кварцит, мрамор, мел и др. ). Известно около 1000 видов горных пород.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ • По условиям образования горные породы делятся на три класса: • магматические, • осадочные • метаморфические.
Магматические породы • Магматические породы образуются в результате застывания магмы на различных глубинах под покровом вмещающих пород или излияния на дневную поверхность, либо под воду.
• Магматические породы бывают: - интрузивные и - эффузивные. • Интрузивные породы – это породы, которые образованы в результате застывания магмы на глубине. К интрузивным породам относятся граниты, габбро, диориты и др. • Эффузивные породы – это породы, образовавшиеся в результате излияния лавы на поверхность Земли. Примером являются базальты, андезиты, липариты и др. • Породы различаются по текстурам и структурам
Интрузивные породы Гранит
Габбро
Диорит
Эффузивные породы Базальт
Анд Андезит Кварц Кварцевый Кварце порфир
• Интрузивные породы вследствие кристаллизации при медленном остывании имеют полнокристаллические структуры. • Эффузивные породы - неполнокристаллические или скрытокристаллические.
Осадочные породы • Осадочные породы образуются на земной поверхности путем механического или химического выветривания, осаждения продуктов разрушения ранее существовавших горных пород, хемогенной садки, а также в результате жизнедеятельности и отмирания организмов. Примером осадочных пород являются песчаник, известняк, мергель, мел, глина, торф.
Метаморфические породы • Метаморфические породы образуются на значительных глубинах в результате воздействия на горные породы высоких температур и давлений, а также различных флюидов и жидких растворов. Метаморфические процессы происходят при структурной перестройке земной коры. Примером метаморфических пород являются гнейс, мрамор, кварцит, сланец.
1. МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ Минеральный и химический состав • Главными породообразующими элементами являются О, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, К, Н. • Главными петрогенными оксидами являются: Si 02, Тi. O 2, А 1203, Fe. O, Mn. O, Ca. O, Na 20, К 20, Н 20, P 205. • Породообразующими минералами являются силикаты и алюмосиликаты, содержащие все вышеперечисленные компоненты. • Породообразующие минералы делятся на: • главные, • второстепенные и • акцессорные.
• Главные минералы (90 -95%) - полевые шпаты, кварц, фельдшпатоиды, слюды, амфиболы, пироксены. Среди них наибольшее значение имеют полевые шпаты. Второстепенные минералы (не более 5 %) – ими могут быть любые минералы из состава главных. • Акцессорные минералы (от 1— 2 % до десятых долей % ) - обычно концентрируют элементы, содержащие в породе в малых количествах. • По происхождению породообразующие минералы делятся на: первичные, вторичные, ксеногенные (чуждые)
Структуры и текстуры магматических пород Структура • Структура породы определяется особенностями её внутреннего строения, размером зерен и характером взаимоотношений минералов между собой. Текстура • Текстура характеризует внешний облик породы, её сложение, обусловленное расположением минеральных агрегатов. Также отражает условия образования породы.
Структуры • По степени кристалличности бывают следующие структуры: 1) полнокристаллические; 2) неполнокристаллические или порфировые; 3) стекловатые.
• Полнокристаллические структуры, характерны для интрузивных (плутонических) пород. По размерности зёрен они делятся на: • крупнозернистые — 5— 3 мм, • среднезернистые — 3— 1 мм, • мелкозернистые— 1— 0, 5 мм. • Различают равномернозернистые и неравномернозернистые (порфировидные) структуры, которые содержат более крупные вкрапленники отдельных минералов, располагающиеся в мелкозернистой или среднезернистой основной массе породы.
• Неполнокристаплические (порфировые) структуры характерны для излившихся вулканических пород. Характеризуются наличием вкрапленников отдельных минералов, располагающихся в стекловатой, или афанитовой, основной массе породы. Вкрапленники могут быть представлены кварцем, полевыми шпатами, пироксенами, оливином амфиболами.
• Стекловатые структуры характерны для излившихся вулканических пород. Характеризуются однородностью основной массы породы. Породы с такой структурой встречаются редко. Примером является обсидиан (вулканическое стекло).
Обсидиан
Текстуры • Текстуры могут быть: Массивными Пример - роговик
• полосчатыми
• такситовыми (или пятнистыми)
• пористыми
• пятнистыми
• брекчиевыми
миндалекаменными
• Брекчиевые текстуры характерны для пород, претерпевших дробление. Миндалекаменные текструры присущи эффузивным породам. При их кристаллизации образуются полости, которые заполняются халцедоном, хлоритом, эпидотом, кальцитом.
Классификация магматических пород • По содержанию кремнезёма (Si 02 в вес. %) магматические породы делятся на группы: кислые, средние, основные, ультраосновные. Ультраосновные породы Содержание Si 02 составляет 30— 44 %. Примером является дунит, перидотит, кимберлит.
Основные породы Содержание Si 02 - 44— 53 % Габбро, норит, долерит, базальт
Средние породы Содержание Si 02 - 53— 64 % Диорит, лампрофир, андезит
Кислые породы Содержание Si 02 составляет 64— 75 %. Гранит, гранодиорит, липарит, дацит
Классификация магматических пород Содержание Si. O 2 Условия образования Интрузивные Эффузивные Породообразующие минералы Ультраосновные (менее 40%, обычно 30 -44%) Перидотит, пироксенит Пикрит Оливин, авгит Основные (44 - 53%) Габбро Базальт Плагиоклазы, авгит, роговая обманка Диорит Андезит, порфирит Плагиоклазы, роговая обманка Сиенит Трахит Полевые шпаты, роговая обманка, биотит Гранит Липарит, дацит, Кварц, полевые обсидиан, кварцевый шпаты, роговая порфир обманка, биотит Средние (53 – 64%) Кислые (более 65%, обычно 64 – 75%)
Формы залегания магматических пород • Батолиты – огромные массивы площадью до нескольких сотен километров, залегающие глубоко от земной поверхности; • Штоки – ответвления от батолитов; • Лакколиты – грибообразные формы, образованные при внедрении магмы между слоями осадочных пород. • Жилы возникают при заполнении магмой трещин в земной коре. • Трубки взрыва (диатремы) имеют конусообразную форму, сужающуюся с глубиной.
• Основные формы залегания излившихся магматических тел: • Купола – вулканические конусы имеют сводообразные формы; • Лавовые покровы образуются в результате растекания магмы на поверхности Земли. Имеют вытянутые формы
Характеристика магматических пород • Основными показателями физико-механических свойств пород являются: плотность, прочность на сжатие (временное сопротивление сжатию), деформационные характеристики, водопоглощение, трещиноватость. Их определение производят по ГОСТам. Плотность магматических непористых пород близка к значению 2, 7 г/см 3.
Граниты используются как облицовочный камень, на бордюры, ступени, щебень, волнорезы, так как имеют высокую механическую и химическую стойкость (Рсж=50 -100 МПа).
Обсидиан (вулканическое стекло) идет на гидравлические добавки.
Пемза - пористая легкая (плотность < 1 г/см 3) порода. Применяется как заполнитель для легких бетонов, активных добавок к цементам, а также для теплоизоляции.
Диориты - светло-серые до темно-черной окраски, мелкозернистые и среднезернистые разновидности прочнее и более морозостойкие, Рсж=180 -240 МПа.
Андезиты - сероватые, буроватые, имеют плитчатую отдельность, которая образуется при быстром остывании магмы (лавы), Рсж=140 -250 МПа.
Габбро – среднезернистые и крупнозернистые, от темносерой до черной окраски. Если преобладает лабрадор, то габбро называется лабрадоритом. Порода вязкая, трудно обрабатывается, но красивый облицовочный камень, Рсж=80 -360 МПа.
Базальты - темные, черные, плотные, иногда пузырчатые. Структура мелкокристаллическая и скрытокристаллическая. Рсж=300 -500 МПа. Часто имеют столбчатую отдельность Базальты хороший строительный материал, кислотоупорный, применяется в каменно-литейной промышленности, получают облицовочную плитку, лестничные марши.
Диабазы - темные до черных иногда нередко имеют зеленоватую окраску за счет вторичных хлоритовых минералов, структура мелкозернистая до крупнозернистой.
Дунит – темно-зеленая, оливково-зеленая порода, основной минерал – оливин, ценное сырье для огнеупорных кирпичей.
• Перидотит – темно-серый, почти черный, среднезернистый и крупнозернистый, массивный, состоит из оливина и авгита.
2. ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ • Условия образования • Осадочные породы занимают верхнюю часть литосферы - поверхность континентов, дно океанов и морей. Составляют около 5 % в земной коре, но покрывают более 75 % поверхности Земли.
• Образуются на земной поверхности повсеместно в результате накопления продуктов разрушения магматических, метаморфических и ранее существовавших осадочных горных пород. Важную роль в образовании осадочных пород играет климат. Осадочные породы имеют в основном слоистое, горизонтальное и субгоризонтальное залегание.
• Литогенез – процесс образования осадочных пород. • Седиментогенезо - отложение (накопление) переносимых осадков. • Диагенез - превращение осадков в осадочные породы.
Минеральный состав • Осадочные породы содержат: • первичные магматические минералы (кварц, полевые шпаты и др. ), • новые вторичные минералы - (кальцит, гипс, галит), • глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, гидрослюды). • Текстура. Породы могут быть плотными или рыхлыми. Некоторые породы в сухом состоянии имеют плотное сложение, а под воздействием воды размокают. Рыхлые породы обладают сыпучестью, но в определенных условиях могут быть сцементированы.
• Структура. Структуры осадочных пород разнообразны и определяются размером их частиц (зерен минералов, обломков пород, агрегатов частиц) и характером их структурных связей. Выделяют обломочную, органогенную, кристаллическую и др.
• Пористость является характерной особенностью большинства осадочных пород (кроме химических осадков). Объем пор может быть очень большим: в глинах, суглинках, супесях, лессах пористость Vn=40 -60%, ил имеет пористость до 70 -80%, ракушечник – 30 -40%, песчаник – 10 -15%.
Классификация осадочных пород и их характеристика • По генезису осадочные породы принято разделять на три группы: 1) обломочные а. грубообломочные б. пирокластические породы в. песчаные породы г. пылеватые породы д. глинистые 2) хемогенные (химические) 3) органогенные.
Обломочные породы • • • Образуются в результате механического разрушения ранее существовавших пород, переноса и аккумуляции их обломков. Их делят по размеру и форме обломков, рыхлости и сцементированнности. Грубообломочные породы состоят из угловатых (глыбы, щебень, дресва) или окатанных (валуны, галька, гравий) обломков различных пород. Грубообломочные осадочные породы образуются в основном в горных районах, на морских побережьях, в долинах рек, в ледниковой морене. Окатанность и размер их обломков зависит от способа и пути транспортировки материала.
Классификация обломочных осадочных пород Структура Размеры обломков, мм Рыхлые породы Сцементированные породы Окатанн ые Неокатан. Окатанные Неокатан. >200 Валуны Глыбы Брекчия 200 -40 Галечник Щебень Конгломерат 40 -2 Гравий Песок Песчаная 2 -0, 005 Песок Песчаник Печсчаник Алевритовая 0, 0050, 0005 Алеврит Алевролит Глинистая <0. 005 Глина Крупнообломочная Аргиллит
Пирокластические породы – твердые продукты извержения вулканов (вулканические бомбы, песчаные и пылеватые частицы). Оседая на поверхности земли, они образуют сцементированные породы – пепел и туф.
• Песчаные породы – рыхлые, сыпучие отложения с размером частиц 0, 05 -2, 0 мм, принесенные водой или ветром. По крупности частиц пески делятся на: • крупные (0, 5 -2, 0 мм), • средние (0, 25 -0, 5 мм), • мелкие (0, 1 -0, 25 мм), • пылеватые (менее 0, 1 мм).
Состав песков - кварц, полевые шпаты, слюды. Могут быть мономинеральные (кварц, циркон и др. ).
• По происхождению различают – морские, озерные, речные, эоловые (ветровые) пески.
• Глинистые породы. Происхождение связано с механическим и химическим разрушением ранее существовавших пород, переносом продуктов разрушения и их аккумуляции. В зависимости от количественного содержания глинистой, пылеватой и песчаной фракций они делятся на супеси, суглинки и глины. • Основные свойства глинистых пород определяется содержанием глинистых частиц размером менее 5 мк: пластичность, набухание, усадка, водопроницаемость и т. д.
• Лессовые породы. Это пылевато-глинистые грунты, состоящие из двух фракций – пылеватой (0, 05 -0, 005 мм) и глинистой (менее 0, 005 мм). В суглинках и глинах почти половину составляют глинистые частицы, в типичных лессах преобладает пылеватая фракция (пыль).
Хемогенные породы • Формирование хемогенных пород происходит вследствие выпадения осадков из растворов. В результате высыхания заливов с морской водой, подземных соленых вод и др. Среди хемогенных пород выделяют: органогенные известняки, мергели, обломочные известняки, известняки химического происхождения.
• . Карбонатные осадочные породы Название породы Содержание Ca. CO 3, % Карбонатная глина Мергель Глинистый известняк Известняк 5 -25 25 -50 50 -75 75 -100
• Алевролит (алеврос - пыль) – плотный, сцементированный суглинок, не размокающий в воде.
• Аргиллит – плотная, сцементированная камнеподобная глина, не размокающая в воде. Однако они могут легко разрушаться (выветриваться) в поверхностных условиях при воздействии атмосферных осадков, промерзания и оттаивания, набухания и усадки, химического разрушения минералов.
• Мергель – серая порода морского или озерного происхождения, состоящая из смеси карбонатов (25 -30%) и глинистых минералов. Структура – тонкозернистая, в свежем состоянии – полускальный грунт с прочностью на сжатие до Рсж=60 МПа. На поверхностных условиях мергели быстро выветриваются до состояния щебенки. Диагностика: мергель бурно вскипает от соляной кислоты с образованием на поверхности пятна глины. Мергель - ценное сырье для цементной промышленности.
Органогенные породы • Образуются в результате жизнедеятельности животных и растений. Основные породы известняк-ракушечник, мел, диатомит, трепел, опока, торф. • Известняк-ракушечник состоит из остатков карбонатных ракушек.
• Мел образовался из фораминифер планктона размером пылеватой фракции.
• Торф - фитогенная породы, образованная из растительных остатков в болотных условиях без доступа кислорода.
3. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ • Метаморфические горные породы возникают в земной коре на глубине 6 -8 км (основная зона) путем преобразования магматических и осадочных пород под влиянием высоких температур и давлений. Общая схема образования метаморфических горных пород • Глины → глинистые сланцы, аргиллиты → филлиты, серицитовые, хлоритовые, аспидные сланцы → слюдяные сланцы (серицитовые, мусковитовые, флогопитовые, двуслюдяные и др. ) → гнейсы, кристаллические сланцы → кварцит, мрамор → гранулиты – эклогиты.
• Виды метаморфизма В зависимости от температур и давлений различают: • контактовый метаморфизм, • динамометаморфизм, • региональный метаморфизм
• Контактовый метаморфизм развивается на контакте с внедрившейся магмой. Главную роль играет температура, газы и горячие растворы. Образуются мраморы из карбонатных пород и кварциты (из песчаных пород), роговики.
Динамометаморфизм происходит при высоком давление. Действуют силы сжатия. Образуются глинистые сланцы из глинистых пород.
Региональный метаморфизм захватывает значительные площади. Образование пород при больших давлениях и температурах. Происходит перекристаллизация и образование новых минералов. Последовательно изменяется состав, структур и текстур исходной породы. Это сопровождается образованием характерного ряда горных пород. Образуются гнейсы, кристаллические сланцы.
Состав, классификация и свойства метаморфических пород Метаморфические породы могут состоять из одного или нескольких породообразующих минералов. Это кварц, полевой шпат, альбит, роговая обманка, пироксены, магнетит, гематит, мусковит, биотит, кальцит, серицит, серпентин, тальк, хлорит, гранаты, графит. Классификация метаморфических пород производится по минеральному составу и структурно-текстурным особенностям. Различают два основных структурнотекстурных типа метаморфических пород: массивные (зернистые) – кварцит и мрамор и сланцеватые – гнейс и различные сланцы.
Текстуры Выделяют следующие текстуры: сланцевая – с параллельным расположением чешуйчатых или таблитчатых минералов; гнейсовая – с параллельным расположением таблитчатых минералов при малом содержании чешуйчатых частиц; полосчатая – с чередованием полос различной толщины и состава; волокнистая – волокнистые и игольчатые минералы вытянуты в одном направлении; очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами; плойчатая – мелкоскладчатая; беспорядочная – с неориентированным расположением зерен; массивная – с прочным сложением породы при плотном соединении минеральных зерен.
Структуры По форме зерен различают следующие структуры: • гранобластовую (зерна изометрической формы), • лепидобластовую (зерна в форме листочков, чешуек), • порфиробластовую (с одинаковыми по форме зернами).
Характеристика пород • Кварцит – это массивная, плотная, твердая порода. Мелкозернистая или среднезернистая. Цвет розовый, серый, желтый. Состоит из кварца с примесью слюды. Структура зернистая, ρ = 2800 -3000 кг/м³. Применяется как строительный и облицовочный камень
• Гнейсы содержат кварц, полевой шпат, слюду, роговую обманку. Структура средне- и крупнозернистая, текстура полосчатая. Цвет розовато-серый, светло-серый, желтоватый, черный и др. Характерно чередование светло-серых или розовых (кварц, полевые шпаты) и темных полос (биотит, роговая обманка). ρ=2400… 2800 кг/м 3. Очень прочен. По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается полосчатой текстурой. Образуются в результате динамометаморфизма гранитов, реже – из глинистых пород. Применяется для облицовки зданий и др.
• Роговик. Текстура массивная. Состоит из кристаллов кварца, биотита, полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет светло-, темносерый до черного, темно-зеленый. Структура мелкозернистая. Характерна значительная прочность и раковистый излом. Прочность исключительно высокая.
• Грейзен. Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, мусковита, иногда турмалина, топаза, флюорита. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый. Структура крупнокристаллическая с зубчатыми неровными очертаниями зерен кварца и чешуек слюды. Прочность высокая.
• Сланцы образуются из различных пород и называются по преобладающему минералу: хлоритовые (темно-зеленые, или светло-зеленые, плотные), кварцево-железистые, слюдистые и др. Глинистые тонкослоистые называют филлитами. Состоят из глинистых частиц, кварцевых зерен, листочков слюды. В строительстве применение сланцев ограничено из-за их низкой прочности.
• Мрамор - мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые массивные породы, окрашенные в белый, серый, розовый, голубой, зеленый, и даже черные тона. Отличается невысокой твердостью (твердость 3 -3, 5). Главный минерал - кальцит, реже – доломит. Рсж= 50 -120 МПа. Образуется при перекристаллизации известняков и доломитов во всех зонах метаморфизма. Облицовочный камень и др.
• Яшмы состоят из тонкозернистого кварцита или халцедона (Si. O 2), имеют массивную структуру, раковистый излом. Примеси гематита, хлорита и других минералов придают красивый узор, особенно после полировки. Ценный поделочный камень.