Реферат: Физические свойства минералов 2

Экструзивные горные породы

Экструзивные породы, возникшие в результате трещинных излияний, собственно излившиеся, или эффузивные и экструзивные породы, образовавшиеся при извержениях эксплозионного типа, составляют группу экструзивных пород.

Для большинства экструзивных пород характерны пористые, флюидные, полосчатые и миндалекаменные текстуры и неполно-кристаллические - стекловатые и микрокристаллические (микролитовые, сферолитовые и т.д.) структуры. Часто встречаются разности пород порфировой структуры, которая обусловлена наличием крупных кристаллов (вкрапленников) в основной (микро-литовой) массе. Количество вкрапленников может изменяться в широких пределах (от единичных зерен до 50% от объема породы).

Экструзивные породы часто в той или иной степени изменены вторичными процессами. При этом меняется не только состав, но и структурно-текстурные особенности пород. Поэтому в зависимости от степени вторичных изменений среди экструзивных пород выделяются неизмененные - кайнотипные и сильно измененные - палеотипные разности.

Химический состав магматических пород

Другим важным классификационным признаком магматических пород является их вещественный и химический состав.

Главные составные компоненты магматических пород: кварц, полевые шпаты, нефелин, содалит и др., а также амфибол, пироксен, оливин, биотит и т.д. Минералы, присутствующие в породе в количестве менее 5%, называются второстепенными. Обычно это акцессорные - рутил, магнетит, сфен, циркон и др. Кроме основных и второстепенных минералов в породах, за редким исключением, присутствуют вторичные минералы, образование которых связано с различной постмагматической деятельностью. К таким минералам относятся серпентинит (по оливину), серицит (по плагиоклазу), хлорит (по биотиту), карбонат и др. В зависимости от их количества и характера развития меняются состав и структурно-текстурные особенности пород и как результат - их физико-механические свойства. На основе изучения минерального и химического состава выделяются следующие наиболее распространенные группы пород:

1. Ультраосновные бесполевошпатовые породы - перидотиты - пикритовые порфириты.
2. Основные породы - габбро - базальты.
3. Средние породы - диориты - андезиты.
4. Кислые породы - граниты - липариты.
5. Щелочные породы - сиениты - трахиты.
6. Фельдшпатоидные - сиениты - фонолиты.
7. Фельдшпатоидные - габброиды - нефриты.
8. Бесполевошпатовые фельдшпатоидные породы - ийолиты - нефелиниты.

Приведенная в таблице классификация магматических горных пород наиболее полно отражает как условия геологического залегания горных пород, так и их вещественный состав.

Таблица классификации магматических горных пород

Группа пород по кислотности и щелочности
Условия геологического залегания	Ультра-основные SiO2 ~40%	Основные SiO2 40-52%	Средние SiO2 52-65%	Кислые SiO2 65-75%	Средние с повышенной щелочностью SiO2 52-65%	Фельдшпа- тоидные щелочные SiO2 50-56%	Фельдшпа-тоидные основные SiO2 40-52%	Фельдшпа- тоидные
Интрузивные
Абиссальные	Перидотиты	Габбро	Диориты	Граниты	Сиениты	Нефели-новые сиениты	Фельд-шпато-идные габброиды-тералиты и эссекситы	Ийолиты, уртиты
Гипабиссальные и жильные	Пикриты	Диабазы, микрогаббро	Спессартиты, керсантиты, микродиориты	Гранит-пор­фиры, аплиты, пегматиты, кварцевые порфиры, фельзит-пор-фиры	Сиенит-порфиры, микро-сиениты	Нефели-новые сиенит-порфиры, нефе­лин-сиенито­вые пегматиты и др.	Тешениты, камптониты, мончикиты	Ийолит-порфиры, ийолит-порфировые пегматиты и др.
Экструзивные
Кайнотипные эффузивы	Пикриты	Базальты	Андезиты	Липариты (риолиты), пемзы, обси-дианы	Трахиты	Фонолиты	Тефриты, тефрито-базальты и др.	Нефели-новые лейцититы, нефе-линиты и др.
Палеотинные эффузивы	Пикритовые порфириты	Порфириты (базальтовые, спилитовые), спилиты	Порфириты (андезитовые)	Кварцевые порфиры (липаритовые порфиры)	Порфиры трахитовые
Вулкано-кластические	Туфы и туфолавы пикритов, базальтов, диабазов, андезитов и др., кимберлиты			Игнимбриты, туфы и туфолавы липа­ритов, квар­цевых порфиров и др.	Туфы и туфо­лавы трахитов и др.	Туфы и туфолавы фонолитов, тефритов, нефелинитов

3. Разрывные дислокации

Разрывные дислокации разделяются на две основные группы: разрывы без смещения, или трещины (диаклазы), и разрывы со смещением, или разрывные смещения (параклазы). Следует отметить, что понятие о трещинах как о разрывных дислокациях без смещения условно, так как разрывов совершенно без всякого смещения их крыльев существовать не может. Всегда имеется хотя бы очень малое смещение в виде или раздвигания краев трещины, или их относительного скольжения параллельно друг другу. Однако, если такие смещения очень малы и не существенны для данного масштаба исследования, ими можно пренебречь.

Трещины

Трещины чрезвычайно широко распространены в земной коре. Они встречаются во всех породах, кроме наиболее сыпучих или легко размокаемых, в которых трещины не могут сохраняться. Индивидуальные трещины различаются размером своего раскрытия (зияния), протяженностью, формой, положением в пространстве и относительно других элементов тектонической структуры (складок, ориентированной структуры и т. д.). По размеру зияния могут быть выделены трещины скрытые, закрытые и открытые. Скрытые трещины в свежей породе не видны и становятся заметными лишь при ее раскалывании, когда обнаруживается, что она колется по некоторым преимущественным направлениям. Под закрытыми трещинами понимаются такие, которые видны невооруженным глазом, но лишены заметной полости. Открытые трещины имеют заметное зияние. Они не перестают быть открытыми и в том случае, если заполнены каким либо посторонним материалом: осадочным, жильным или магматическим. По протяженности трещины чрезвычайно различны. Некоторые прослеживаются на протяжении всего нескольких сантиметров, другие протягиваются на десятки километров. Впрочем, очень протяженные разрывные нарушения редко остаются трещинами, т. е. разрывами без смещения. Обычно они выражены разрывными смещениями с заметной амплитудой перемещения крыльев. Наиболее распространены трещины протяженностью в метры и десятки метров. Они составляют повсеместно распространенную трещиноватость горных пород. В осадочных породах трещины большей частью являются внутрислойными, т. е. не выходящими за пределы одного слоя.

Многие из них рассекают слои перпендикулярно к напластованию, другие — наклонены к слою. Они прерываются там, где упираются в поверхность напластования, и поэтому их протяженность в направлении, пересекающем слой, меньше, чем вдоль слоя. Другие трещины являются секущими; они рассекают пачки слоев. По форме трещины бывают прямыми и изогнутыми или изломанными, а края их могут быть гладкими, отшлифованными или неровными и зазубренными. По положению в пространстве трещины могут быть охарактеризованы обычными элементами залегания — простиранием, падением и углом падения. По отношению к залеганию слоев трещины могут быть нормальными и наклонными к слою, а также параллельными слою. По отношению к простиранию линейных и брахискладок трещины могут быть продольными, поперечными и косыми. На округлых куполовидных формах могут быть выделены радиальные и концентрические трещины. Для интрузивных пород употребляется несколько иная классификация трещин по их положению внутри массива. Их обычно разделяют в зависимости от положения по отношению к ориентированным текстурам. Изложенная здесь классификация была разработана Г. Клоосом. Те трещины, которые расположены поперек линейно ориентированных текстур, называются поперечными и обозначаются буквой Q. Это трещины растяжения, обычно зияющие. Трещины, параллельные той же линейной текстуре и при

этом вертикальные или крутые, называются продольными (трещины S): Эти трещины, в отличие от предыдущих, закрытые и притертые. Существуют еще пологие трещины, параллельные линейной текстуре (трещины L). Они образуют в породе пластовую отдельность. Встречаются диагональные трещины (I)), расположенные косо к линейной текстуре (рис.1). Происхождение всех этих трещин нельзя считать твердо установленным. Трещины Q, вероятно, образуются при сокращении объема массива при его остывании. Предполагается, что трещины L образуются, когда в результате эрозии массив освобождается от нагрузки вышележащих пород. Это трещины разгрузки. Происхождение трещин S и D возможно, связано с внешним тектоническим воздействием. Для понимания условий образования трещин существенное значение, имеют закономерности их взаимного сочетания. Трещины обычно образуют «системы», т. е. группы трещин, объединяемые теми или иными особенностями их расположения. Часто в одну систему объединяют трещины взаимно параллельные, имеющие одинаковое положение в пространстве. Однако под системой может пониматься и иное сочетание трещин, например на куполе

рис. 1

Системы трещин в интрузивном массиве (схема по Г. Клоосу) трещины составляют две системы — систему радиальных и систему концентрических трещин. Нередко на периклиналях и центриклиналях складок наблюдается поворот трещин вместе с поворотом слоев, причем трещины все время сохраняют свое положение по отношению к слою; например определенная группа вертикальных трещин на всем протяжении пери- и центриклинали сохраняет свое простирание по направлению падения слоя; другая группа, оставаясь перпендикулярной к слою, сохраняет простирание, диагональное к простиранию слоя, и т. д. Очевидно, в этом случае целесообразно выделять системы трещин по общности их залегания по отношению к слою. Как мы только что видели, в интрузивных массивах выделяются системы трещин в зависимости: от их положения по отношению к ориентированным текстурам. При изучении трещин фиксируется их частота — количество трещин на условно выбранном протяжении, отложенном в направлении, нормальном к трещинам. При этом устанавливается частота для каждой системы трещин. Если трещины, объединенные в. систему, взаимно параллельны, измерение частоты трещин той или иной системы ведется по направлению, перпендикулярному простиранию этой системы. В случае радиальных трещин измерения ведутся по периметру купола, а в случае концентрических трещин — по его радиусам. Поскольку индивидуальные расстояния между трещинами сильно меняются, для получения средней частоты трещин необходимы измерения на значительных протяжениях, включающих много десятков трещин одной системы. Следует иметь в виду, что частота трещин одной и той же системы закономерно меняется с переходом от слоя с одним составом и одной мощностью к другому слою с иным составом и иной мощностью: как правило, трещины становятся более частыми с уменьшением как мощности слоя, так и прочности его материала.

Пересекающиеся системы трещин вырезают из пород блоки той или иной формы и того или иного размера. Такие блоки называются отдельностями породы. В слоистых породах роль одной из систем поверхностей, ограничивающих отдельности, играет напластование. Форма отдельностей зависит от толщины слоя и взаимного положения, а также от частоты трещин

разных систем. Говорят об отдельностях кубических, глыбовых, плитчатых и других, хотя установившейся терминологии для выделения типов отдельностей нет. Особо должны быть выделены системы кулисных трещин отрыва, образующих полосу вдоль сдвигового смещения. Вдоль сдвига протягиваются параллельные ему трещины скалывания, а кулисные трещины отрыва примыкают к последним, являясь «трещинами оперения» (рис.2).

рис. 2

Следует отметить также случаи ветвления трещин, в связи с чем образуются структуры «конского хвоста». Ветвления обычно наблюдаются на конце большой трещины, где последняя выклинивается и где сосредоточенное разрушение рассеивается.

Разрывные смещения.

Среди разрывных смещений выделяется ряд разновидностей в зависимости от пространственного положения разрыва и от направления смещения. Основными группами разрывных смещений являются и разрывы со скольжением. Раздвиги. Под раздвигом понимается смещение, выраженное в раздвигании краев трещины, вследствие чего увеличивается полость трещины. Раздвиг характеризуется размером полости (зиянием). Полые раздвиги с большим зиянием не могут длительно существовать в земной коре: они закрываются ввиду ползучести пород или заполняются посторонним минеральным материалом. Полость может заполниться пластичным материалом соседних слоев. В других случаях полость заполняется минеральным веществом магматического или водного происхождения, в связи с чем в раздвиге образуются минеральные жилы. В огромном большинстве случаев амплитуда отдельных раздвигов измеряется долями метра или несколькими метрами. Самым большим из известных на материках является раздвиг в Южной Африке, заполненный упомянутой выше Большой Дайкой. Этот раздвиг имеет зияние, превышающее 10 км. В длину трещина раздвига прослеживается на 540 км.

Разрывы со скольжением. Эта группа разрывов характеризуется параллельным скольжением краев разрыва. У всех разрывов со скольжением имеются общие морфологические черты,

которые целесообразно рассмотреть совместно. Плоскость разрыва, по которой развивается скольжение, называется сместителем. Породы, непосредственно примыкающие к разрыву, образуют его крылья. Если сместитель наклонен, то различают висячее крыло, находящееся над сместителем, и лежачее, располагающееся под ним (рис. 3). Разрывное смещение со скольжением характеризуется положением сместителя в пространстве, направлением смещения и его амплитудой. При этом полная амплитуда может быть разложена на составляющие амплитуды.

На рис. 3, а изображено смещение по наклонной трещине, которое отклоняется как от падения, так и от простирания

сместителя, т. е. имеет как вертикальную, так и горизонтальную составляющую движения. Расстояние ab является полной амплитудой смещения. Направление последнего может быть выражено его азимутом. Если замерен угол падения сместителя, то этого достаточно для определения положения линии смещения в пространстве, так как линия смещения будет лежать на пересечении проведенной по соответствующему азимуту вертикальной плоскости и плоскости сместителя.

Полная амплитуда может быть разложена на смещение по простиранию, т. е. горизонтальную амплитуду (ас), и на смещение по падению (cb). Вертикальная линия представляет собой; вертикальную амплитуду (ad). На рис. 3, б изображено другое разрывное смещение. Здесь полное смещение (ab), смещение по восстанию (cb), смещение по простиранию (ас). Вертикальное смещение измеряется линией bd.

Так как в результате разрывного смещения в непосредственное соприкосновение приходят слои различного возраста, то можно говорить о стратиграфической амплитуде смещения. Последняя, не имеет цифрового выражения и зависит помимо амплитуды смещения еще и от залегания и мощности стратиграфических подразделений.

В зависимости от положения сместителя по отношению к простиранию слоев или складок различают разрывы продольные, поперечные и косые. Если сместитель падает в ту же сторону, что и слои, которые он пересекает (однако, возможно, и под другим углом), то такой разрыв называется согласным. Несогласный разрыв падает в направлении, отличном от падения слоев.

Результатами разрывного смещения могут быть сдваивание и зияние слоев. Сдваивание имеет место, когда, восстановив у разрыва перпендикуляр к слою (mn на рис. 3), мы на продолжении перпендикуляра за разрывом снова встречаем тот же слой. Зияние будет соответствовать тому случаю, когда при тех же условиях слой не будет встречен (рис. 3, а). При разработке пластовых месторождений полезных ископаемых сдваивание выгодно, так как оно увеличивает запасы ископаемого на данной площади Зияние, наоборот, невыгодно.

Перемещаясь в любом направлении в плоскости сместителя, как правило, можно отметить изменение амплитуды смещения, а иногда и его направления. Все разрывные смещения где-то затухают и полностью прекращаются.

Переходим к краткой морфологической характеристике отдельных разновидностей разрывов со скольжением. В зависимости от направления относительного смещения по разрывам среди них выделяются сдвиги, сбросы, взрезы, взбросы, надвиги, покровы.