Основы классификации магматических горных пород

Магматические или изверженные горные породы образуются в результате застывания и кристаллизации магмы при внедрении ее в земную кору или при выходе на поверхность в процессе извержения вулканов.

По условиям образования магматические породы делятся на эффузивные и интрузивные. Эффузивные (излившиеся) образовались за счет застывания магмы, излившейся на поверхность Земли или на дно водоемов.

Интрузивные (внедрившиеся) породы образуются на различных глубинах внутри земной коры в условиях повышенного давления и медленного охлаждения.

В зависимости от глубины застывания среди них выделяют глубинные или абиссальные, на малых глубинах – полуглубинные или гипабиссальные. Среди гипабиссальных пород встречаются близкие как к типичным интрузивным, так и к эффузивным породам. Различные условия образования прежде всего отражаются на структуре и текстуре изверженных пород.

Под структурой понимаются особенности внутреннего строения породы, обусловленные степенью кристалличности, количеством, размерами и формой слагающих ее минеральных зерен, характером их срастания между собой и со стеклом.

Текстура определяется распространением и взаимным расположением в пространстве минеральных зерен и участков породы с различными структурными и минералогическими особенностями (крупно и мелкозернистых, обогащенных определенным минералом и т.п.).

В эффузивных породах в связи с быстрым охлаждением создаются условия, при которых одновременно кристаллизуются многие минералы. Однако быстрое затвердевание вещества обычно не позволяет расти кристаллам, они возникают лишь в виде очень мелких зачаточных форм, обнаруживаемых под микроскопом. Значительная часть породы превращается просто в аморфную или стекловатую массу. Такая структура называется скрытокристаллической. При очень быстром остывании лавы, прежде всего в верхних ее частях, процесс кристаллизации может и вовсе не начаться и тогда порода целиком будет состоять из вулканического стекла. Такая порода называется обсидианом (по имени римлянина Обсидиуса, привезшего породу из Эфиопии). Обычно это черная, темно-серая или темно-бурая порода с раковистым изломом очень похожая на глыбу стекла.

Часто эффузивные породы имеют неравномернозернистую порфировую структуру, характеризующуюся наличием 2-х генераций минералов. Минералы I генераций называются порфировыми вкрапленниками (фенокристаллами). Они включены в плотную мелкозернистую основную массу, которая состоит из тончайших кристалликов (микролитов) неразличимых невооруженным глазом П генерации.

Интрузивные породы вследствие длительной кристаллизации магмы на глубине имеют полнокристаллические структуры, среди которых по размерам зерен выделяются:

блоковая (пегматитовая)

крупнозернистые (зерна 5 мм)

среднезернистые (зерна 1-5 мм)

мелкозернистые (зерна до 1 мм)

скрытокристаллические (зерна 0,5 мм)

По относительным размерам минеральных зерен выделяются: равномерно- и неравномернозернистые структуры.

В равномернозернистой породе (в отличие от неравномернозернистой) величина минеральных зерен почти одинакова. В неравномернозернистой – величина зерен различна. Примером являются порфировидные структуры, которые характеризуются присутствием крупных кристаллов-вкрапленников (порфировидные выделения) среди всегда полностью раскристаллизованной основной массы, которая может быть мелко-средне и даже крупнозернистой. В порфировидной структуре (в отличие от порфировой) образование вкрапленников происходило в одинаковых или очень близких условиях с условиями кристаллизации основной массы. Например, несколько ускорился темп падения температуры, в этом случае спокойный ход кристаллизации нарушается и в породе образуются кристаллы одного и того же минерала разной величины – более крупные (I фаза кристаллизации) и более мелкие (П фаза кристаллизации). Эти структуры характеризуют гипабиссальные или полуглубинные условия остывания магмы.

Кроме перечисленных основных типов структур в интрузивных породах следует отметить еще грубозернистую пегматитовую, широко распространенную в жильных интрузивных породах. Эта структура характеризуется закономерным прорастанием калинатрового полевого шпата кварцем (реже другими минералами). В поперечном сечении такие сростки напоминают древнееврейские письмена и получили название письменных прорастаний.

Текстуры магматических пород отличаются меньшим разнообразием. Среди них выделяют однородную (массивную), шлировую или такситовую и полосчатую. Наиболее распространена однородная текстура, определяющаяся одинаковым сложением разных участков породы. Шлировая и полосчатая текстуры характеризуются сочетанием участков различного сложения, отличающихся по размерам минеральных зерен и по минеральным агрегатам, например, по преобладанию сиалических или фемических минералов. Минералы, богатые кремнием и алюминием, имеющие светлую окраску, называются сиалическими, а содержащие железо и магний и имеющие темную окраску – фемическими.

Неоднородность текстур обусловлена с одной стороны, переработкой вещества чуждых пород, включенных в магме в виде обломков, а с другой – проникновением дополнительных порций магмы или остаточных растворов в виде прожилков.

Вследствие интенсивного выделения газов при застывании магмы на земной поверхности эффузивных пород часто имеют ячеистые, ноздреватые или в связи с выполнением пустот вторичными минералами – миндалекаменную текстуры. Флюидальная текстура характеризуется потокообразным расположением минералов, связанного с течением лавы.

Минеральный состав магматических пород весьма разнообразен. Среди минералов различают главные породообразующие минералы, слагающие основную массу породы (пироксены, амфиболы, оливин, слюды, кварц, калиевые полевые шпаты, плагиоклазы, нефелин), и второстепенные минералы, присутствующие в меньшем количестве (могут отсутствовать).

Выделяют еще акцессорные минералы, составляющие не более 5 % от породы, но являющиеся характерной примесью породы, например, циркон, сфен, ортит, хромит, магнетит и эпимагматические (послемагматические), образовавшиеся после затвердевания породы под действием гидротермальных или других послемагматических процессов.

По содержанию SiO₂ магматические горные породы делятся на ультраосновные (SiO₂ - 30-44 %), основные (SiO₂ – 44-53 %), средние (SiO₂ – 53-64 %), кислые (SiO₂ – 64-78 %). Породы с высоким содержанием щелочей называются щелочными.

В указанных подразделениях по химическому и минеральному составу выделяются группы пород. Внутри групп по условиям образования породы делятся на интрузивные и эффузивные. Эффузивные породы по степени сохранности делятся на кайнотипные (свежие не выветрелые) и палеотипные (выветрелые).

Всего выделено 6 групп пород:

1. Группа ультраосновных беспалевошпатовых пород;

2. Группа габбро-базальта;

3. Группа диоритов-андезитов;

4. Группа гранита-риолита;

5. Группа сиенитов-трахитов;

6. Группа нефелиновых сиенитов-фонолитов

Группа ультраосновных бесполевошпатовых пород (ультраосновные породы). Породы этой группы существенно состоят из пироксенов, оливина, реже амфиболов, хромита и железных руд. В качестве второстепенных минералов присутствовать могут биотит, гранат, корунд. Эти породы большей частью крупнозернистые, неравномернозернистые, иногда порфировидные. Слагающие их минералы образуют неправильные зерна, за исключением оливина, встречающегося в идиоморфных кристаллах. Окрашены породы этой группы в темные зеленовато-серые, темно-зеленые и почти черные цвета.

По минеральному состава выделяют: пироксениты – сложены пироксенаммми (95 %); перидотиты – состоят из пироксена и оливина; горнблендиты – состоят из роговой обманки; дуниты – состоят в основном из оливина (90-100 %). Характерной особенностью состава ультраосновных пород является постоянная, иногда значительная примесь рудных минералов (магнетита, хромита), а также широкое развитие вторичного серпентина.

Типичной эффузивной разностью ультраосновных пород является постоянная, иногда значительная примесь рудных минералов (магнетита, хромита), а также широкое развитие вторичного серпентина.

Типичной эффузивной разностью ультраосновных пород являются пикриты, состоящие из красно-бурого авгита и оливина с примесью рудных минералов и апатита. В качестве второстепенных составных частей могут присутствовать роговая обманка и биотит, а также основной плагиоклаз.

Разновидностью ультраосновных пород являются алмазоносные породы Южной Африки, а также и Якутии – кимберлиты, выполняющие трубки взрыва. Они состоят из оливина, пироксена и слюды с примесью граната (пиропа), ильменита, хромита.

С ультраосновными породами генетически связаны рудные месторождения хрома, платины, железа, никеля. Важные неметаллические полезные ископаемые – асбест, магнезит, тальк – образуются при переработке гидротермальными растворами ультраосновных пород. С этой же группой пород связаны алмазы юга Африки, Якутии, Индии.

Группа габбро-базальта (основные). В этой группе объединены основные интрузивные породы (габбро, габбро-порфириты) и их эффузивные разности (базальты).

Габбро – равномернозернистые глубинные породы существенно состоящие из основных плагиоклазов (50-70 %) и цветных минералов (пироксен, амфибол, реже оливин).

Второстепенные минералы: биотит, кварц, ортоклаз, акцессорные – апатит, ильменит, магнетит, хромит. Для пород группы габбро характерны полосчатые и такситовые текстуры, а также присутствие рудных минералов (титаномагнетита, сульфидов Сu и Ni), нередко образующих промышленные месторождения. Породы группы габбро обычно слагают штоки, лакколиты, силы, лопалиты. Массивы, сложенные габбро могут достигают огромных размеров.

Габбро-порфириты – это гипабиссальные породы группы габбро, они слагают самостоятельные тела, или залегают в краевых частях интрузивных массивов. По минеральному составу эти породы соответствуют габбро, но обладают мелкозернистой и порфировой структурами.

Лабрадориты – мономинеральные полнокристаллические породы, состоящие из плагиоклаза – лабрадора. Нередко в отдельных зернах плагиоклаза наблюдается иризация.

Базальты – эффузивные породы группы габбро. Они представляют собой свежие породы, состоящие наполовину из основного плагиоклаза (лабрадор, лабрадор-битовнит) и авгита либо пироксена, амфибола, а также рудных минералов. Структура порфировая, либо микрозернистая. Когда порфировая – вкрапленники представлены авгитом, реже плагиоклазом и роговой обманкой. Основная масса базальтов состоит из мелких кристалликов плагиоклаза, пироксена и магнетита, бурого или зеленоватого стекла. Стекло может отсутствовать, но может и слагать всю основную массу породы.

Базальты очень широко распространены и преобладают над эффузивами всех остальных групп. Базальтами сложены огромные пространства дна и многие острова океанов. На материках излияния базальтов занимают пространства, измеряемые сотнями тысяч квадратных километров, например, Деканское плато в Индостане – 650 тыс. км.

Интенсивно измененные разности метабазальтов (диабазов), обычно имеют зеленоватую окраску за счет большого количества вторичных минералов – хлорита, актинолита, эпидота, альбита и др. Внешне это яснокристаллические, средне- и мелкозернистые, реже тонкозернистые или совсем плотные темно-зеленые или серовато-зеленой породы, существенно состоящие из основного плагиоклаза и пироксена и обладающие офитовой (диабазовой) структурой, в которой кристаллы плагиоклаза лучше огранены, чем кристаллы пироксена. Структура часто порфититовая из-за вкрапленников плагиоклаза.

Жильные породы основного состава широко распространены и представлены долеритами, диабазамии габбро-пегматитами. Долериты – неизмененные эффузивные породы среднезернистой структуры, т.е. степень их расскристаллизации значительно выше, чем у базальтов.

Группа диоритов-андезитов (средние породы). По химическому и минеральному составу диориты представляют собой переходные породы, связанные с одной стороны, с группой гранита (через кварцевые диориты), а с другой – с породами группы габбро. От габбро диориты отличаются, главным образом, характером плагиоклаза (в диоритах плагиоклаз средний, в габбро – основной). Типичным цветным минералом в диоритах является роговая обманка, в габбро – пироксен.

Диориты – это полнокристаллические, равномернозернистые, иногда порфировидные глубинные изверженные породы, состоящие из 70 % плагиоклаза и цветных минералов (биотит, амфибол, пироксены) - 30 %.

Диорит- порфириты представляют собой гипабиссальные, жильные разности диоритов и по минеральному составу соответствуют диоритам. Отличаются от диоритов условиями залегания и порфировидной структурой. В порфировых выделениях они содержат плагиоклаз, биотит, роговую обманку или пироксен.

Эффузивные породы группы диорита представлены андезитами и метаандезитами (андезитовыми порфиритами). Первые – кайнотипные, вторые – палеотипные. Они состоят из темноокрашенной плотной массы, сложенной средним плагиоклазом, стеклом, либо тем и другим вместе. Такая масса иногда сплошь слагает породу, но чаще сопровождается порфировыми выделениями плагиоклаза или роговой обманкой, авгита и биотита.

Андезиты и порфириты наряду с базальтами очень широко распространены и слагают многочисленные покровы дайки.

Группа сиенита-трахита (средние породы субщелочного ряда). Глубинными представителями этой группы являются сиениты. Это равномернозернистые или порфировидные, бедные кварцем или бескварцевые породы, в которых главные породообразующие минералы – калиевый полевой шпат (микроклин, ортоклаз) – 50-70 %, кислый плагиоклаз – 10-30 %, роговая обманка до 15 %, реже биотит до 10 % и пироксен. Из второстепенных минералов (2 %) могут присутствовать сфен, циркон, магнетит, апатит, ортит.

Эффузивные аналоги сиенитов представлены трахитами. Это порфировые породы с плотной афанитовой основной массой, состоящей из щелочного полевого шпата или стекла того же состава. В порфировых выделениях – щелочные полевые шпаты часто вместе с биотитом и пироксеном. Метатрахиты – измененные аналоги трахитов.

Породы группы сиенита-трахита относительно редки. С ними связаны магнетитовые месторождения в контакте с известняками, а также медные, вольфрамовые и золоторудные.

Группа нефелинового сиенита - фонолита (средние породы щелочного ряда). Нефелиновые сиениты представляют собой четко дифференцированную группу интрузивных пород с резко выраженным щелочным характером (содержание щелочей – 22 % при среднем содержании SiO₂ – 53-64 %). Особенность химизма в том, что свободной кремнекислоты нет, кварц отсутствует, а SIO₂ связывается со щелочами и входит в состав щелочных минералов.

Нефелиновые сиениты – равномернозернистые, изредка порфировые, бескварцевые, бедные темноцветными минералами, глубинные изверженные породы, существенно состоящие из щелочных полевых шпатов – 55-65 % и нефелина – 20 %, иногда щелочные амфиболы.

Характерная особенность – постоянная и значительная примесь редких минералов, содержащих Zr, Ti, Ta, Nb и редкие земли. Некоторые разности нефелиновых сиенитов содержат промышленные концентрации этих элементов (лопарит, эвдиалит). С этим типом пород связаны месторождения нефелина, корунда и магнетитовых руд.

Нефелиновые сиениты в основном слагают небольшие штоки, лакколиты, дайки.

Фонолиты - эффузивнуе аналоги нефелиновых сиенитов встречаются очень редко в природе.

Группа гранита-риолита (кислые породы). В данной группе объединены разные типы кислых магматических пород, называемых часто гранитоидами.

Глубинные породы этой группы представлены гранитами, гранитами-рапакиви и гранодиоритами.

Граниты - полнокристаллические породы, равномерно- и неравномернозернистые, иногда порфировидные, состоящие из кварца (25-30 %), полевых шпатов (65-70 %) и темноцветных минералов (5-10 %), из которых преобладают слюды, амфиболы, менее пироксены. Примеси – апатит, циркон, рудные минералы. Граниты, не содержащие цветных минералов, называются аляскитами.

Граниты-рапакиви представляют собой порфировидные породы с вкрапленниками калиевого полевого шпата округлой формы, которые имеют каемку кислого плагиоклаза.

Гранодиориты от диоритов отличаются более высоким содержанием кварца, уменьшением количества цветных минералов и снижением основности плагиоклаза (до андезина).

Из представителей гипабиссальных и жильных пород этой группы рассмотрим пегматиты. По составу они отвечают гранитам. Наряду с этим в пегматитах характерно повышенное содержание летучих компонентов (Н₂О, В, F, Cl …), а также минералов, содержащих редкие и рассеянные элементы (Li, Be, Nb, Ta, Zr, Th, U, элементы группы редких земель). Пегматиты резко отличаются от других изверженных пород своими крупно-, гигантозернистыми структурами. Кристаллы иногда достигают громадных величин, измеряемых метрами и тоннами до 100 т. Некоторые пегматиты состоят из крупных кристаллов полевого шпата, проросших кварцем и образующих на поверхности излома рисунок, напоминающий еврейские письмена. Такие разновидности пегматитов называют письменным гранитом или еврейским камнем.

С пегматитами связаны месторождения малых и редких металлов, слюды (мусковита), драгоценных камней (изумрудов, аквамаринов), керамического сырья. Пегматит – порода преимущественно жильная.

К эффузивным породам этой группы отнесены риолиты (липариты), метариолиты (кварцевые порфиры), обсидианы, пемза.

Риолиты (от греческого «рио» - течь) были так названы за характерную для них флюидальную текстуру, создающую впечатление вязкой текучей массы. А липариты по месту нахождения их на Липарских островах.

Это эффузивные породы порфировой структуры, состоящие из афанитовой основной массы, сложенной кристаллической смесью щелочного полевого шпата с кварцем или из стекла, отвечающего этой смеси по химическому составу. Порфировые вкрапленники представлены выделениями щелочного полевого шпата, одного или вместе с кварцем, плагиоклазом, биотитом, амфиболом и пироксеном.

Если в порфировых выделениях риолитов содержится один кварц или кварц+полевой шпат, их называют метариолитами (кварцевыми порфирами).

Обсидиан – вулканическое стекло. Стекловатая излившаяся порода, редко с порфировыми включениями, однородная, обладающая раковистым изломом, стеклянным блеском, темно окрашенная. Пемза – очень легкая пористая порода, способная иногда плавать на воде.

Сопоставление и обобщение данных по распространенности различных магматитовых пород для материков сделал Александр Николаевич Заварицкий. На материках устанавливается редкое количественное преобладание кислых интрузивных пород над кислыми эффузивными и во много раз большее развитие основных эффузивных пород по сравнению с основными интрузивными. Ничтожное развитие имеют щелочные породы.