Основные типы магматических пород

02.07.2018
Основой классификаций магматических горных пород являются условия их образования и вещественный состав. По условиям образования магматические породы делятся на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся). Интрузивные, в свою очередь, подразделяются на гипабиссальные (полуглубинные) и абиссальные (глубинные). Главным отличием интрузивных пород от эффузивных, которые могут обладать одним и тем же вещественным составом, является структура — внутреннее строение породы, определяющееся размером и формой образующих ее минералов. При кристаллизации интрузивных пород охлаждение магмы происходит медленно, температура ее долго держится вблизи точки плавления с образованием редких центров кристаллизации и образуются полнокристаллические крупнозернистые структуры пород. При быстром охлаждении магмы затвердевание основной части расплава происходит с образованием большого количества центров кристаллизации, что приводит к формированию мелкозернистых структур. При неравномерном охлаждении магмы возникают порфировые структуры: крупные кристаллы-порфиры образуются при медленном охлаждении, а основная масса — быстрозатвердевший расплав — приобретает скрытокристаллическое строение. При очень быстром охлаждении (например, лавы на океаническом дне) лава не кристаллизуется, а затвердевает в виде однородной изотропной массы вулканического стекла. Таким образом, для интрузивных пород, образующихся при медленном охлаждении магмы, характерны полнокристаллические, крупнозернистые структуры, а для эффузивных, образующихся из быстро остывающих магм, — неполнокристаллические, порфировые и стекловатые.

Основными химическими элементами, входящими в состав магматических пород, являются следующие: О, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, К. Их называют петрогенными, т. е. образующими породы. Химический состав магматических пород представляют в виде процентного содержания основных окислов: SiO2, Al,O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O и H2O.

Поскольку кремнезем преобладает среди всех остальных окислов, то именно его содержание положено в основу классификации магматических пород по химическому составу. По процентному содержанию кремнекислоты все магматические горные породы делятся на кислые (75—65%), средние (65—52%), основные (52—40%) и ультраосновные (< 40 %). По сумме щелочей (Na2O + K2O) магматические породы делятся на нормальные (K2O + Na2O; Al2O3 < 1) и щелочные (K2O + Na2O; Al2O3 > 1).

Основные разновидности магматических горных пород представлены в табл. 11.2.


Группа перидотита — пироксенита. По содержанию SiO2 (40—45 %) породы этой группы относятся к ультраосновным, бесполевошпатовым. Они состоят только из цветных минералов: оливина, роговой обманки и пироксена. Отсюда и окраска их темно-зеленая, буровато-черная до черной. Второстепенными и акцессорными минералами являются хромит, магнетит, ильменит, самородная платина и др. Все ультраосновные породы тяжелые, с удельным весом около 3,0—3,4. Они распространены редко и составляют менее 0,4% от всей массы магматических пород. Породы этой группы встречаются в основном в интрузивных телах; излившиеся аналоги их редки. По минеральному составу различают пироксениты, перидотиты и оливиновые породы — дуниты.

Перидотиты — породы, состоящие из оливина (желтовато-зеленые зерна неправильной формы) и пироксена (таблитчатые кристаллы черного цвета с металловидным блеском). Структура полнокристаллическая, средне- и крупнозернистая, цвет темно-зеленый, темно-серый до черного.

Дуниты — почти мономинеральные породы, состоящие из оливина. Цвет породы желтовато-зеленый, при серпентинизации оливина цвет становится темно-зеленый до черного. Структура полнокристаллическая.

Пироксениты — породы, как и перидотиты, состоящие из оливина и пироксена, но в отличие от последних, пироксен в составе пироксенитов является преобладающим минералом. Структура полнокристаллическая, средне- и крупнозернистая. Цвет черный. Ультраосновные породы залегают в виде штоков и небольших батолитов. Различные ультраосновные породы обычно встречаются вместе, нередко образуя сложные, зонального строения массивы.

Кимберлиты также относятся к группе бесполевошпатовых пород, однако они несколько отличаются тем, что в их составе содержится биотит. Весьма интересной является брекчиевая структура кимберлитов. Обломки ультраосновных пород, чаще всего пироксенитов, в них сцементированы основной серпентинизированной сильно карбонатизированной массой. Кроме серпентина в основной массе присутствуют зерна оливина, пироксена, фаната, ильменита, биотита, хромита и нередко алмаза.

Кимберлиты выполняют трубкообразные тела, трубки располагаются группами, рядами или цепью. С глубиной их диаметр уменьшается. Отдельные трубки часто соединены дайками. На поверхности трубки проявляются в виде замкнутых понижений. Наиболее обогащены алмазом верхние части трубок.

Мономинеральные дуниты служат для изготовления огнеупоров. Используются ультраосновные породы в качестве естественного каменного строительного материала, для изготовления щебня, как облицовочный материал и т. д. С породами этой группы связаны месторождения меди, хрома, платины, никеля.

Практический интерес представляют кимберлиты, с которыми связаны месторождения алмазов.

Группа габбро — базальта. По содержанию SiO2 (45—52 %) породы данной группы относятся к основным полевошпатовым. Главными породообразующими минералами являются основной плагиоклаз и пироксен (изредка к ним добавляются оливин, роговая обманка и биотит). Темноцветных минералов в породе содержится 45—50%. Породы этой группы преимущественно темно-серые, темно-зеленые до черных. Изменение минерального состава приводит к образованию пород промежуточных, переходных к другим группам. Так, с увеличением содержания темноцветных минералов наблюдается переход к группе перидотита — пироксенита, при замещении основных плагиоклазов средними — к группе диорита — андезита, а появление в их составе нефелина приводит к образованию щелочных габброидов.

К интрузивной подфуппе данных пород относятся габбро, нориты, анортозиты и лабрадориты; подгруппу излившихся пород составляют базальты, базальтовые порфириты. Среди жильных образований наиболее распространен диабаз.

Габбро — полнокристаллические крупно- и среднезернистые породы, сложенные таблитчатыми кристаллами плагиоклаза серого и зеленовато-серого цветов и моноклинным пироксеном. В качестве акцессорных минералов присутствуют апатит, ильменит, магнетит, иногда хромит. Текстура обычно массивная, иногда пятнистая или полосчатая. Разновидности габбро, лишенные темноцветных минералов, называют анортозитами. Анортозиты, в которых слагающий их плагиоклаз представлен лабрадором, называют лабрадоритами. Габбро, содержащие в качестве темноцветного минерала ромбические пироксены, называют норитами. Для габбро характерны пластовая, глыбовая и параллелепипедальная отдельности. Габбро залегают в виде крупных лакколитов, интрузивных залежей, даек и штоков в отложениях всех геологических возрастов.

Базальты — плотные, мелкозернистые или скрытокристаллические серые, темно-серые до черных породы. По составу они аналогичны габбро, но часто содержат вулканическое стекло. Под лупой можно видеть мелкие порфировые вкрапленники оливина и немногочисленные поры. Излом шероховатый. Характерна для базальтов пластовая и столбчатая отдельности. Базальтовые порфириты отличаются от базальтов тем, что в них существенно развиты вторичные минералы — хлорит и вторичная роговая обманка. В порфировых выделениях — плагиоклазы и авгит. Наблюдаются изменения плагиоклазов. Хлорит и роговая обманка придают базальтовым порфиритам темно-зеленый цвет. Вулканическое стекло раскристаллизовано. Структура часто порфировая. Излом обычно ровный, лишенный шероховатости. В базальтовых порфиритах часто развита шаровая отдельность. Базальты и базальтовые порфириты залегают в виде покровов и потоков. Наслаиваясь друг на друга при повторных излияниях магмы, они образуют траппы. Мощность последних нередко более километра, а площади распространения измеряются сотнями тысяч квадратных километров. Так, сибирские траппы занимают около 1,5 млн км2. Установлено, что значительная площадь дна Тихого океана представлена покровами базальтовых излияний.

Диабазы — жильный аналог габбро и базальтов. Внешне они похожи на базальтовые порфириты, но чаще всего залегают в форме даек. Под микроскопом видны особенности структуры, определяющие высокую прочность диабазов: основной фон («скелет») породы составляет авгит, в массе которого в виде вытянутых призматических зерен расположены плагиоклазы. Распространены переходные к габбро разновидности, получившие наименование габбро-диабазов.

С породами группы габбро-базальта генетически связаны различные полезные ископаемые. Так, с ними связаны собственно магматические месторождения титаномагнетитовых руд (например, Кусинское месторождение на Урале), руд никеля и меди (Норильское месторождение).

Породы группы габбро-базальта благодаря высокой их прочности широко используются в качестве строительных материалов; особенно высокой прочностью на сжатие (3000—4000 кг/см2) обладают диабазы. По трещинам отдельности диабазы раскалываются на куски сравнительно правильной формы, которые используются для изготовления высококачественной брусчатки и шашки для мощения дорог. Базальты используются в камнелитейной промышленности. Лабрадориты — ценный облицовочный материал.

Группа диорита — андезита. Содержание SiO2 в породах этой группы 52—65 %. Главными породообразующими минералами являются средний плагиоклаз и роговая обманка, реже присутствуют пироксен, биотит и кварц. Темноцветных минералов в породах около 25%. Типичными представителями глубинных пород данной группы являются диориты.

Диориты — плотнокристаллические, обычно среднезернистые породы пестрой или серой с зеленоватым оттенком окраски. Текстура, как правило, массивная. Между диоритами и породами состава габбро, с одной стороны, и гранитами и сиенитами — с другой, существуют постепенные переходы. Переход от габбро осуществляется по мере увеличения основности плагиоклазов и повышения содержания цветных минералов через так называемые габбро-диориты. Появление кварца приводит к образованию пород промежуточного типа: гранодиорита, содержащего кварц и калиевые полевые шпаты, и кварцевого диорита, содержащего только кварц. Сиенито-диориты отличаются от нормальных диоритов наличием в их составе калиевого полевого шпата. Диориты весьма часто встречаются в краевых частях гранитных батолитов, а также образуют самостоятельные тела — небольшие массивы, штоки, жилы.

Андезиты и андезитовые порфириты — излившиеся аналоги диоритов. Внешне они похожи на базальты и базальтовые порфириты. Цвет их серый до черного. Структура андезитов чаще всего порфировая. В порфировых выделениях — свежий плагиоклаз и роговая обманка. Текстура нередко пористая. На ощупь порода шероховатая. Андезитовые порфириты отличаются от андезитов вторичными изменениями. Цвет часто темно-зеленый (за счет вторичных минералов-хлоритов и эпидота), порфировые вкрапленники в них в результате вторичных изменений становятся мутными и приобретают сероватую окраску.

Залегают андезиты и андезитовые порфириты в виде покровов, потоков, интрузивных залежей, куполов и даек. Весьма часто они сопровождаются вулканическими туфами и широко распространены в области молодой вулканической деятельности. Эффузивными аналогами гранодиоритов и кварцевых диоритов являются дациты и дацитовые порфириты. Роль диоритов в процессах рудообразования не очень значительна, но иногда с ними связаны месторождения полиметаллов. Используются породы этой группы (как глубинные, так и эффузивные) в качестве кислотоупорного и каменного строительного материала.

Группа гранита—липарита. Породы этой группы образуются из магм кислого состава (содержание SiO2 более 60 %). Главными породообразующими минералами являются кварц, калиевые полевые шпаты, кислые плагиоклазы и биотит (иногда содержатся мусковит и роговая обманка). Из акцессорных минералов типичны апатит, циркон, турмалин. Содержание темноцветных минералов не более 10%, поэтому общая окраска пород в большинстве случаев светлая. Глубинные породы кислой магмы чрезвычайно широко распространены и встречаются гораздо чаще излившихся. Типичными представителями глубинных пород этой группы являются граниты, излившихся — липариты (риолиты) и липаритовые порфиры (кварцевые порфиры). Широко известны жильные аналоги гранитов — гранитные пегматиты и аплиты.

Граниты — массивные, полнокристаллические, средне- и крупнозернистые породы. Характерный для них светло-серый, желтоватый, розоватый или мясо-красный цвет определяется окраской полевых шпатов, составляющих до 60% всей массы породы. По химическому составу различают граниты нормальные (калиево-натриевые) и щелочные (безкальциевые) граниты с альбитом и щелочными амфиболами. Минералы, составляющие граниты, в том числе зерна кварца, хорошо различимы невооруженным глазом или под лупой. Из темноцветных минералов чаще всего присутствует биотит. Встречаются двуслюдяные (биотит-мусковитовые), мусковитовые и роговообманковые граниты и др.

Из разновидностей кислых пород можно отметить плагиограниты — почти лишенные калиевых полевых шпатов и аляскиты — почти без темноцветных минералов.

Гранодиориты и кварцевые диориты, о которых говорилось выше, при макроскопическом их изучении часто объединяют под общим наименованием гранитоидов. Граниты вместе с гранодиоритами самые распространенные породы земной коры (встречаются в толщах всех геологических возрастов). Залегают граниты чаще всего в форме батолитов, реже образуют штоки, дайки и жилы. Для гранитов характерна пластовая матрацевидная и параллелепипедальная отдельности.

Высокая прочность (временное сопротивление сжатию 1200—3000 кг/см2) и высокая морозостойкость делают граниты высококачественным строительным материалом. Гранит хорошо обтесывается и полируется, поэтому его применяют в качестве облицовочного материала и для скульптурных работ.

Липариты (риолиты) — светлые, почти белые породы, обычно пористые. Вследствие мелкой пористости основная масса шероховата на ощупь. Структура порфировая. В порфировых выделениях — кварц, водяно-прозрачные блестящие таблички калиевого полевого шпата — санидина и темные листочки биотита. Разности липаритов, имеющие стекловатую структуру, называются обсидианами. Они часто темного, бурого, коричневого или даже черного цвета. Скорлуповатые разности обсидианов называются перлитами. Светлые, очень пористые и поэтому очень легкие кислые излившиеся породы называют пемзами. Пемзы — продукт подводных излияний.

Липаритовые порфиры (кварцевые порфиры) — палеотипный аналог липарита. Структура порфировая. Порфировые вкрапленники часто замутненные, несвежие. Основная масса плотная, различной окраски, нередко темная, с пятнами и потеками. Липариты и липаритовые порфиры менее распространены, чем граниты. Залегают они в форме потоков, куполов, пластовых залежей, реже лакколитов и даек.

Гранитные пегматиты — крупнозернистые и довольно часто гигантозернистые породы. Состоят они в основном из полевых шпатов, чаще всего калиевых, кварца и слюды. Кроме основных минералов, для пегматитов характерны берилл, турмалин. В пегматитах часто развиваются своеобразные структуры закономерного прорастания полевого шпата правильно ориентированными зернами кварца. Пегматиты залегают в виде жил, штоков, неправильных тел. С ними связаны месторождения слюды (мусковита), редких металлов — лития, бериллия, олова, цезия, тантала, ниобия, редких земель, месторождения пьезооптического кварца и керамического сырья. Размеры пегматитовых жил сильно варьируют и могут достигать нескольких километров в длину при нескольких метрах по мощности.

Группа сиенита — трахита. Породы этой группы по кислотности относятся к средним (содержание SiO2 от 52 до 65 %). Главные породообразующие минералы — калиевые полевые шпаты, средние плагиоклазы и роговая обманка; нередко присутствует также авгит. Типичной глубинной породой данной группы является сиенит. Эффузивными аналогами сиенитов являются трахиты и трахитовые порфиры (ортофиры, бес кварцевые порфиры). Площадь распространения пород составляет всего 0,6 % от всей площади распространения магматических пород.

Сиениты состоят из калиевого полевого шпата (70—80 %), средних плагиоклазов (10—15 %) и роговой обманки, нередко присутствует авгит. Темноцветных минералов в среднем 15 %, поэтому породы светлоокрашенные, сероватые и розоватые. Структура полнокристаллическая, чаще всего мелко- и реже среднезернистая. Сиениты от гранитов отличаются отсутствием кварца. Как и граниты, сиениты разделяются на нормальные, содержащие плагиоклаз, и щелочные — без известковистого плагиоклаза. Кроме того, в щелочных сиенитах хотя бы в небольшом количестве присутствуют щелочные пироксены или амфиболы, иногда нефелин. Увеличение содержания этих минералов дает переходы к группе нефелиновых сиенитов. Щелочные сиениты распространены несколько более широко, чем нормальные. Для сиенитов характерна пластовая или параллелепипедальная отдельность. Залегают они в виде даек и штоков. Нередко сиениты (подобно диоритам) слагают краевые части крупных гранитных интрузий. Используются сиениты в качестве каменного строительного материала.

Трахиты — светлоокрашенные породы скрытокристаллического или порфирового строения. Порфировые вкрапленники представлены небольшими табличками санидина (водяно-прозрачная разновидность ортоклаза), плагиоклаза, иголочками роговой обманки, иногда — листочками биотита. Характерна текстура течения (флюидальная). Основная масса трахитов светло-серая, желтоватая и розоватая, большей частью с шероховатым изломом. Трахиты макроскопически очень похожи на липариты, и отличать их следует по отсутствию порфировых выделений кварца. Трахиты и трахитовые порфиры залегают в форме потоков, куполов, лакколитов. Для них особенно характерно залегание в форме куполов.

Группа нефелинового сиенита. В составе пород данной группы присутствуют недосыщенные кремнекислотой алюмосиликаты — фельдшпатиды, главным образом нефелин. Кроме нефелина в состав этих пород входят щелочные полевые шпаты, биотит, щелочные амфиболы и пироксен. Щелочные породы очень редки. Считают, что среди изверженных пород они составляют около 1 %. Наиболее распространенной глубинной породой этой группы являются нефелиновые сиениты.

Нефелиновые сиениты — кристаллически-зернистые породы, состоящие из нефелина, щелочного полевого шпата, цветных минералов — биотита и щелочного пироксена (эгирин, авгит) или амфибола. Из акцессорных минералов встречаются магнетит, ильменит, апатит, циркон, титанит. Макроскопически породы светлые, светло-серые, иногда с зеленоватым, реже с красноватым оттенком. Нефелин определяется в породах по жирному блеску. От кварца, внешне очень похожего на нефелин, последний отличим по более низкой твердости (твердость кварца — 7, нефелина — 6). Структура породы чаще всего среднезернистая, текстура массивная. Нередки полосчатые нефелиновые сиениты с чередующимися полосками цветных и светлых минералов. Минеральный состав нефелиновых сиенитов разнообразен и поэтому выделяют ряд разновидностей.

Массивы нефелиновых сиенитов часто сопровождаются жилами нефелиново-сиенитовых пегматитов. Это грубозернистые породы, состоящие из щелочного полевого шпата и нефелина, а также биотита и пироксена. В них иногда содержатся ильменит, циркон и апатит. Эффузивные аналоги нефелиновых сиенитов называются фонолитами.

С нефелиновыми сиенитами связаны месторождения апатита, редкоземельных элементов, титановых руд, циркона. Нефелин — главный породообразующий минерал нефелиновых сиенитов — является важным полезным ископаемым (используется как руда для получения алюминия).