Магматичні гірські породи — класифікація, структура і приклади

Магматичні гірські породи складають основну частину земної кори. Процеси, які призвели до їх появи, також сприяли утворенню води, атмосфери і хімічних речовин, що є компонентами органічного життя.

Вони залишаються джерелом багатьох родовищ корисних копалин, а значить, людям необхідно вміти їх розпізнавати.

Визначення та походження

Магматичними (вулканічними) вважаються різні кристалічні або склоподібні породи, що утворюються при охолодженні і затвердінні розплавленої магми, що надходить з надр Землі. Вони представляють один з трьох основних видів порід, що формують склад і структуру поверхні планети:

  • магматичні – складаються переважно з вулканічних порід з тонким шаром вивітрювання (осадових);
  • осадові – утворюються в результаті розпаду старих вулканічних порід;
  • метаморфічні – шляхом перетворення в земній корі двох перших під дією високої температури і тиску без безпосередньої участі магми.

Вважається, що магма генерується в астеносфері-шарі частково розплавленої породи, що лежить в основі земної кори на глибині понад 60 км. Оскільки вона має меншу щільність, ніж навколишні тверді породи, то поступово підіймається у напрямку до поверхні. Магма може капсулюватися в межах кори або вилитися з вулканів у вигляді лавових потоків.

Прийнята класифікація

Всі магматичні породи (магматити) класифікуються на підставі мінералогії, хімії та текстури. Мінерали, утворені охолодженою магмою в надрах Землі, відрізняються від застиглих на поверхні через відмінності фізико-хімічних умов в цих середовищах. За місцем формування їх ділять на два типи:

  • Інтрузивний. На глибині температура і тиск значно вище, ніж на поверхні. Розплавлена порода остигає повільно і кристалізується повністю, що сприяє утворенню корисних копалин.
  • Ефузивний. Магма, викинута вулканами на поверхню, відчуває швидке охолодження без додаткового впливу. В результаті порода містить незначні вкраплення мінералів або позбавлена їх зовсім. В останньому випадку це може бути затверділе склоподібне речовина з високою в’язкістю (обсидіан).

Характеристики магматичних порід залежать від глибини їх застигання. За цією ознакою виділяють три групи:

  • вулканічні – затверділі на поверхні землі вулканіти і субвулканіти, застиглі поблизу неї;
    гіпабісальні – сформувалися на малих глибинах;
  • плутонічні (плутоніти) — породи глибинного залягання.

Оголені інтрузивні породи можуть з’явитися на поверхні тільки після тривалого періоду денудації (зношування настилаючих шарів в результаті вивітрювання і ерозії), в результаті виштовхує дії тектонічних сил або при комбінації цих двох умов. Бувають самих різних розмірів: від маленьких зернистих і жілообразних включень до масивних батолітів, які простягаються більш ніж на 100 квадратних кілометрів і складають сердечники великих гірських хребтів.

Викиди ефузивів спостерігаються в зонах вулканічної активності. Вони відбуваються в двох формах:

  • Переміщаються від жерла лавові потоки. Більш рідкі схожі на річки, що володіють значною в’язкістю. Застигають товстими (сотні метрів) послідовними шарами і при виверженні з довгих тріщин в рифтових зонах утворюють великі плато. Прикладом є плато Декан в Індії і Путорана в Росії.
  • Розлітаються роздроблені шматки магми різних розмірів, звані пірокластіческімі масами. Дрібні підіймаються в атмосферу і переносяться на сотні кілометрів від епіцентру. Більші накопичуються на прилеглій території.

Інтрузивні і ефузивні породи відіграють важливу роль у формуванні рельєфу земної поверхні, океанічної кори і околиць континентів. Пов’язані з ними процеси були активні з початку утворення Землі близько 4,5 мільярда років тому і сприяли появі води, атмосфери і цінних мінеральних ресурсів.

Характеристика компонентів

Переважна більшість вивержених порід складається з силікатних мінералів. Це означає, що основними будівельними матеріалами для магми є кремній (Si) і кисень (O). Рідкісним винятком вважається входження карбонатів. Наприклад, лава, вивергалася з стратовулкана Ол-Доіньо-Ленгаї (Танзанія) в 1960 р., складалася з карбонату натрію і всього на 0,05 вагових відсотків з діоксиду кремнію.

Основні мінералогічні компоненти вивержених порід можна розділити на акцесорні (менш як 1-5% породи) і породоутворюючі. Останні зустрічаються у вигляді різноманітних силікатів і алюмосилікатів. Своєю чергою, силікати представлені світлофарбовані (малічні) і темно-кольоровими (мафічні) різновидами. Ця відмінність залежить від вмісту в їх кристалічних решітках домішок заліза і магнію. Fe і Mg дають темні відтінки, а Si і Al — світлі.

Загальна таблиця складу магматитів:

Породоутворюючі самічні Породоутворюючі мафічні Акцесорні
светлі слюди темно-кольорові слюди циркон
кварци піроксени рутил
польові шпати олівіни титаніт
фальшпатоїди амфіболи пірит
    ільменіт
    апатит
    магнетит

Однією з важливих характеристик є кислотність, яка залежить від кількості діоксиду кремнію (SiO2). Приклади магматичних гірських порід за цією ознакою:

  • Кислі (граніт, ліпарит, ріоліт, вулканічний попіл) — насичені кремнеземом, серед інших містять кварц, польовий шпат і біотит.
  • Середні (пемза, обсидіан, вулканічний пісок і туф) — мають в складі діорит і андезит.
  • Основні (габро, базальт, діабаз, вулканічні бомби) — бідні кварцом і включають олівін, польовий шпат, піроксен та інше.
  • Ультраосновні — олівін, піроксен) – кремнеземи відсутні, містять дуніт, кімберліт, перидотит.
  • Лужні (нефеліновий сієніт) – включають польові шпати і рогові обманки.

Текстура і структура

Текстура магматитів, як правило, визначається розміром і формою зерен, що складають мінерали, а також просторовими відносинами між ними. Ці параметри не залежать від маси і геометрії зразка породи, але дають цінну інформацію про умови її формування.

Більшість магматичних порід мають кристалічну структуру, в якій пов’язані різні мінеральні складові. Вони розвиваються і зростаються під час затвердіння магми. Швидкість її охолодження має найбільший вплив на розміри кристалів в породі. Чим повільніше, тим більше кристалів, оскільки хімічні компоненти отримують запас часу для вбудовування в мінерал.

На кінцевий результат також впливає хімічний склад магми. Наприклад, велика кількість води збільшує швидкість міграції елементів, а швидке розширення газів під час виверження вулкана має глибокий вплив на текстуру деяких порід. Кристалічність зазвичай ділять на кілька ступенів:

Повнокристалічна складається виключно з кристалів.

Неповнокристалічна поряд з кристалами має деякі вкраплення і скло.

Скловата містить переважно скло, має мало кристалів або не включає їх зовсім, оскільки затверділа до початку утворення. Наприклад, обсидіан, який легко ідентифікувати по склоподібному блиску. Краї по його відколу можуть бути гостріше, ніж у ножа або металевого леза. Це властивість зробило мінерал фаворитом в господарстві людей кам’яного віку, які застосовували його для виготовлення сокир, ножів, наконечників копій.
Зерна складових породу мінералів можуть бути різних розмірів, тому їх умовно ділять на кілька типів:

  • афонітовий – помітні за допомогою мікроскопа;
  • дрібнозернистий – менш як 1 мм;
  • середньозернистий – від 1 до 5 мм;
  • крупнозернистий – від 5 мм до 2 см;
  • дуже грубозернистий – понад 2 см.

До найбільш поширених структурних особливостей вулканічної породи відносяться пухирчасті отвори, які називаються везикулами. Вони утворюються в момент розтікання по поверхні розпеченої магми, коли виділяються містяться в ній гази. Якщо лава твердне до виходу газу, то отримана порода має численні порожнини, визначаючи пористу структуру.

Везикули можуть варіюватися від декількох міліметрів до декількох сантиметрів в діаметрі, це явище зазвичай поширене в базальтових магмах, а утворені нею базальти мають сіро-чорні відтінки (молоді породи) або цегляно-червоні (старіші і окислені). Іноді порожнини бувають заповнені кристалами кварцу, халцедону, опалу та інших мінералів.

Корисні копалини

Магматити відносяться до цінних корисних копалин і широко застосовуються в господарській діяльності людини. Нові наукові відкриття і технології дозволяють знаходити і використовувати навіть дуже рідкісні і малодоступні елементи. Список магматичних гірських порід, найбільш затребуваних в промисловості:

  • Габро – один з найбільш довговічних природних каменів. Утворений в результаті повільного затвердіння магми в глибоких надрах Землі, внаслідок чого отримав щільну структуру і міцність. У будівництві цінується за стійкість до низьких температур і високої вологості. Ці якості необхідні для оздоблювальних матеріалів, що застосовуються в агресивних умовах навколишнього середовища (басейни, мостові, вазони, пам’ятники, колони).
  • Базальт – є початковим і найбільш поширеним компонентом літосфери. Саме з нього формується нова океанічна і континентальна кора. Складається з невиразних неозброєним поглядом зерен мінералів, але може містити і вкраплення. Застосовується для облицювання споруд, в якості щебеню. Через гарну плавкості придатний для виготовлення кислототривкого обладнання, труб, електроізоляторів.
  • Діабаз – ефузивна гірська порода світло-сірого кольору, що залягає у вигляді жил і потоків. Відмінно шліфується, використовується як будівельний і декоративний камінь. З цього матеріалу зведений знаменитий Воронцовський палац в Левадії (Крим).
  • Піроксеніт – важка зеленувато-сіра порода, зустрічається у вигляді масивів і штоків. Дуже часто має в складі руди металів, в тому числі платини.
  • Дуніт – інтрузивна основна порода жовто-зеленого кольору, що складається переважно з олівіну. Пов’язана з родовищами платини.
  • Пегматит – інтрузив, складений з кварцу, ортоклаза і мусковіта. Трапляється у вигляді жил, що включають радіоактивні мінерали, олово, золото, слюди, дорогоцінні камені.
  • Андезит – за складом близький до базальтів, застосовується для облицювання, дорожньо-будівельних робіт, в хімічній промисловості.
  • Граніт – складається в основному з кварцу і польових шпатів з незначними включеннями. Володіє великою щільністю, тому широко застосовується в будівництві.
  • Пемза – спінена газами лава, при застиганні перетворюється в”кам’яну піну”. Велика кількість пустот роблять її вкрай легкою, а щільність нижче одиниці дозволяє триматися на поверхні води. Використовується в промисловості як абразивний матеріал, а також для виготовлення фільтрів, термоізоляторів, рідкого скла.
  • Вулканічний шлак – пухка порода, що володіє меншою пористістю, ніж пемза. Застосовується для виготовлення легких бетонів і дорожніх насипів.
  • Вулканічний туф – прекрасний і міцний будівельний і оздоблювальний матеріал. Володіє природною красою, хорошими ізолюючими властивостями і міцністю.

У сучасному світі не існує галузей промисловості, де в тій чи іншій мірі не використовуються корисні копалини, початковим джерелом яких є магматичні породи. Їх розвідка, видобуток і переробка — головна справа життя великої кількості фахівців, що забезпечують матеріальну базу технічного прогресу людства.

Посилання на основну публікацію