7 років тому
Немає коментарів

Поняття про петрографію. Петрографія — наука, що вивчає гірські породи, з яких складається земна кора (від гр. petra — камінь, скала і grapho — пишу, описую). Петрографія вивчає шляхи утворення гірських порід, структуру, умови залягання і поширення їх, а також хімічний і мінералогічний склад. Ця наука широко використовує досягнення геології, мінералогії, кристалографії, хімії, фізики та інших наук.

Гірськими породами називають скупчення природних агрегатів мінеральних мас, які вкривають поверхню Землі і беруть участь у будові її кори. До складу гірських порід входять різні за хімічним складом мінерали. Якщо породи складаються з одного мінералу, їх називають мономінеральними, а якщо з двох або більше — полімінеральними. Наприклад, вапняк — мономінеральна порода, бо складається в основному з одного кальциту, а граніт — полімінеральна порода, бо до складу його входить польовий шпат, кварц, слюда та ін.

Кожна гірська порода виникла внаслідок певних геологічних процесів.

Залежно від умов утворення розрізняють магматичні, осадові та метаморфічні гірські породи.

Магматичні породи утворилися з виверженої магми, яка після охолодження та кристалізації в земній корі або на поверхні її перетворюється на масивну тверду кристалічну породу. Магма складається з різних хімічних сполук і зазнає впливу високої температури та великого тиску, причому багато сполук в ній перебуває у газоподібному стані. Залежно від того, де кристалізується магма — на поверхні чи на певній глибині земної кори — із якою швидкістю вона охолоджується, магматичні кристалічні породи поділяють на дві основні групи: ефузивні, або виливні, та інтрузивні, або глибинні. Перші кристалізуються на поверхні Землі, а другі — на певній глибині від поверхні.

Оскільки магма охолоджується в різних умовах, то це впливає на хімічний, мінералогічний склад і на фізичну будову її маси. Наприклад, якщо виливна порода кристалізується на поверхні землі при звичайному атмосферному тиску і швидкій втраті тепла, то з неї виділяються різні сполуки у вигляді газів. Внаслідок цього магма збіднюється на одні та збагачується на інші хімічні сполуки. При швидкій кристалізації магми утворюються породи дрібнозернистої будови. Якщо магма кристалізується на глибині, з неї виділяється менше хімічних сполук і повільно втрачається тепло, що веде до утворення кристалів більшого розміру. Саме тому глибинні породи мають крупнокристалічну, а поверхневі — дрібнокристалічну будову.

Серед виливних порід найбільш поширені андезити й базальти (44%), досить поширений також ліпарит (13%), а всі інші породи в земній корі містяться у незначній кількості.

У глибинних породах переважають граніт і порфири, які займають площу у 20 разів більшу, ніж інші породи.

Багато у глибинних породах діориту й габро.

У таблиці 3 наведено дані про мінералогічний, а в таблиці 4 — хімічний склад кристалічних порід.

T_003

T_004

Основна маса первинних магматичних порід складається з кількох груп мінералів, серед яких найбільше польових шпатів, амфіболів і піроксенів, а також кварцу. В кристалічних породах, крім зазначених у таблиці, зустрічається також багато домішок, до складу яких-входять мікроелементи й ультрамікроелементи (Zn, Мn, CO, Cu, Ni, Sr та ін.).

Магматичні породи в СРСР поширені в багатьох місцях. На території УРСР їх разом з метаморфічними найбільше в кристалічній смузі, яка перетинає територію республіки від Волині до Приазов’я і займає площу 15000 км2. Окремі види цих порід на Україні знаходимо під відкладами молодших порід, проте часто, особливо на берегах Буга, Тікича, Дніпра та інших річок, вони виходять на поверхню, створюючи мальовничі краєвиди. Кристалічні породи широко використовують у будівництві.

Sh_002

Осадові породи відносно тонкою оболонкою (в середньому до 4,8 км) залягають майже по всій поверхні земної кори, за винятком територій, вкритих первинними кристалічними породами. Дно морів і океанів, суходоли і навіть вершини багатьох гір здебільшого вкриті осадовими породами різної товщини.

Осадові породи містять такі важливі корисні копалини, як нафта, вугілля, вапняки, глини та ін.

В свою чергу осадові породи утворилися з вивітрених первинних магматичних порід. Хімічний склад їх має незначні відмінності від хімічного складу магматичних порід. Наприклад, в магматичних породах більше закисів заліза, а в осадових — окисів. Окису натрію в осадових породах менше, ніж у магматичних. У магматичних породах майже немає водню і вуглекислоти, а в осадових їх багато.

Дані про хімічний склад найбільш поширених осадових порід наведено в табл. 5.

T_005

До складу осадових порід входять мінерали вторинного та первинного (магматичного) походження. Найбільш поширені в осадових породах такі мінерали: кремнієві (кварц, опал, халцедон), карбонатні (кальцит, доломіт, сидерит), фосфати (фосфорит, вівіаніт), окисли і гідроокисли заліза (гематит, лімоніт), марганцеві окисні мінерали (піролюзит, псиломелан), сірчисті сполуки заліза (пірит, марказит), сірчані або сульфатні (гіпс, ангідрит), галогени (кам’яна сіль, сильвін, карналіт), глинисті мінерали (каолініт, монтморилоніт), гідроокисли алюмінію (діаспор). У складі осадових порід часто бувають і мінерали первинного походження, які ще не, встигли зруйнуватися у процесі хімічного вивітрювання. Наприклад, в лесі, морені і глині знаходимо польові шпати, слюди, кварц та ін.

Залежно від генезису (походження) розрізняють чотири групи осадових порід: уламкові, глинисті, хімічні та органогенні.

Уламкові — це валуни, галька, гравій, щебінь, жорства, піски, пісковики, пилуваті глини, лес, лесуваті суглинки.

Глинисті — каолін, боксити, латерит.

Хімічні осадові породи випадають у вигляді осаду з розчинів. До цієї групи належать солі хлоридів, сульфатів, марганцю, а також вапняки хімічного походження — оолітові вапняки, вапнистий туф, сталактити.

Утворення органогенних порід пов’язане з діяльністю живих організмів. Це — органічні вапняки, крейда, кремнисті породи (діатоміт).

Генетичну класифікацію осадових порід наведено в табл. 6.

T_006

Осадові породи є ґрунтотворними і тому значною мірою визначають властивості та родючість грунтів.

Метаморфічні породи. Як осадові, так і магматичні породи під дією відповідних геологічних, фізико-хімічних факторів і, зокрема, під впливом високої температури і великого тиску та горотворних процесів можуть змінювати свою структуру, хімічний та мінералогічний склад. Такі змінені породи називають метаморфічними, а процес перетворень — метаморфізмом. Зони метаморфізму схематично зображено на рис. 7.

Зони метаморфізму

Зони метаморфізму

Розрізняють регіональний (охоплює значні площі) і контактний (на межі між магмою і навколишніми породами) метаморфізми. Залежно від факторів, які зумовлюють метаморфізм, виділяють:

динамометаморфізм, за якого основною причиною зміни породи є тиск. У процесі беруть участь і розчини, які циркулюють у породі;

термічний метаморфізм, що відбувається під впливом високої температури;

пневматолітичний метаморфізм, який відбувається під впливом високого тиску;

гідратометаморфізм, коли зміни відбуваються за участю водних розчинів.

Залежно від співвідношення дії температури і тиску, що збільшуються із збільшенням глибини, розрізняють такі зони метаморфізму: епізону (верхня), що характеризується відносно низькою температурою і незначним гідростатичним тиском; мезозону (середня) з високою температурою і великим гідростатичним тиском; катазону (нижня), якій властива ще вища температура і ще більший гідростатичний тиск порівняно з мезозоною.

Зміни, яких зазнають породи, збільшуються пропорційно збільшенню глибини: найбільше змінюються породи в надрах землі.

Так само, як і первинні кристалічні, всі метаморфічні породи мають певну структуру і текстуру та характерні форми залягання.

Перетворення найбільш поширених осадових порід у процесі метаморфізму залежно від зони залягання схематично подано в табл. 7.

T_007

З метаморфічних порід найбільш поширені різні сланці, кварцити, мармури та гнейси, які подібно до первинних кристалічних порід мають певну структуру, текстуру і характерну для них форму залягання. Наприклад, граніт, пісок, глина, вапняк, вугілля перетворюються відповідно на гнейси, кварцити, кристалічні сланці, мармури, графіт. Ці породи зустрічаються на поверхні Землі і широко використовуються в народному господарстві (мармур, кварцит) або, вивітрюючись, утворюють поживні зольні речовини.

Подаємо коротку характеристику окремих метаморфічних порід.

Сланці — це метаморфічні породи, що мають шарувату будову і утворюються в окремих зонах метаморфізму з різних осадових матеріалів — глин, мулу та дрібнозернистих порід. Найрізноманітніші відміни глин можуть бути вихідним матеріалом для утворення різних кристалічних,сланців, наприклад, звичайні або слюдисті глини, талькові, роговообманкові та ін. Кристалічні сланці різняться між собою не тільки генезисом, а й структурою, мінералогічним і хімічним складом.

Глини і сланці характеризуються тим, що вони містять багато зольних речовин, потрібних рослинам, в тому числі і тих мікроелементів, які рідко зустрічаються, наприклад лантан, цезій, празеодим, тербій, ванадій та ін.

Кварцити — це перекристалізовані у зоні метаморфізму пісковики. Дуже міцна і стійка проти вивітрювання порода. Зерна кварциту в ній слабопомітні або їх зовсім не видно. У кварциті добре помітні нашарування, які були до метаморфізації у піщаних породах.

Стійкість кварцитів проти процесів вивітрювання дає можливість використовувати їх як будівельний матеріал. Крім того, кварцити як кислотостійкий і вогнетривкий матеріал застосовують для будівництва мартенівських і скловарних печей.

Мармури — це перетворені карбонатні породи. Всі вапнякові і доломітові породи незалежно від походження їх у зоні анаморфізму перекристалізовуються і перетворюються без особливих змін хімічного складу. Від вапняку вони відрізняються зовнішніми ознаками. Бувають мармури різної зернистості: дрібно-, середньо- та крупнозернисті з твердістю 3—3,5. Вони можуть бути одноколірні (білі, сірі, рожеві, голубі, чорні та ін.), а також з різними візерунками. Різнобарвності мармурам надають домішки. Майже білий мармур з чистого кальциту трапляється рідко.

Характерною ознакою мармурів є те, що в них слабо-виражена шарувата або пластинчаста структура. Вони добре поліруються і відносно стійкі проти вивітрювання. Широко використовують мармури в будівництві, техніці, а також для виготовлення ізоляційних матеріалів.

Мармури в СРСР знаходимо на Уралі, в Закавказзі, на Алтаї і в Українській РСР, зокрема в Криму.

Гнейси утворюються з різних осадових порід — глини, піску (крім вапняків) — в зоні найвищих температур і великого тиску. З осадових порід утворюються парагнейси. З магматичних порід (граніт) утворюються ортогнейси. Основними породотворними мінералами гнейсів є польові шпати, кварц і біотит. Для гнейсів часто характерна смугастість світлого або червоного кольору, яка утворилася внаслідок злиття кварцу з польовим шпатом. У зв’язку з тим що польові шпати містять гнейс, вони нестійкі і в процесі вивітрювання з них утворюються каолінові глини. В народному господарстві гнейси майже не застосовують. Тільки тонкосланцеві парагнейси використовують для виготовлення щебеню.

Після вивітрювання гнейсів і кристалічних сланців залишаються глини, які впливають на фізичні властивості грунту. Крім того, до складу цих глин входять зольні речовини, які можуть використовувати рослини.