Магматические горные породы

Страница 2

Гранит не только красивый, но и надежный, крепкий и проч­ный камень, именно поэтому на фундаментах из него покоятся монументальные здания. Гранитная щебенка лежит в основании автострад. Брусчаткой из гранита выложены улицы многих городов. По долинам рек обнажаются гранитные скалы, украшая пейзаж.

Замечательные свойства гранита как строительного и обли­цовочного материала связаны с его минеральным составом и строением. Порода состоит в основном из трех минералов: кварца и двух видов полевых шпатов (калиевого и каль-циево-натриевого). В небольшом количестве встречаются слюда и роговая обманка.

Окраска породы определяется цветом породообразующего минерала — калиевого шпата. Есть граниты серые, розовые, мясо-красные, коричневые, зеленые и даже синевато-серые и почти черные. Калиевый шпат — твердый минерал, поэтому при полировке гранита получается гладкая зеркально-блестящая поверхность. Особенно привлекательны грубозернистые грани­ты, своим видом напоминающие цветную мозаику с причудли­вым рисунком.

Связь между минеральным составом гранитов и их свойст­вами понятна. Но по каким признакам петрограф устанавливает образование гранита из магмы? Этот вопрос очень интересный, и, отвечая на него, мы введем читателя в круг одной из важней­ших проблем современной петрографии.

О существовании гра­нитной магмы неоспоримо свидетельствуют кислые ла­вы, извергавшиеся вулкана­ми во все периоды геоло­гической истории. А это значит, что в недрах Земли находятся очаги кислого си­ликатного расплава. Когда кислая магма покидает «ро­дительское лоно» и, не дой­дя до поверхности, задер­живается и медленно кри­сталлизуется, образуется полнокристаллический гра­нит. Естественно, что в нем нет ни вулканического стек­ла, ни мельчайших кри­сталликов, образующихся при быстром охлаждении. Магматический гранит можно узнать под микроскопом. Изучая шлиф породы, мы заметим, что разным минералам в разной степени присущи свойственные им формы кристаллов (рис. 19). Одни из них правильной формы (слюда) и, значит, образовались рано, когда в расплаве не было других минералов, которые бы стеснили их рост. У полевых шпатов часть контуров кристаллов естественная, другая вынужденная. Значит, полевые шпаты кристаллизовались позже, когда они смогли частично приспособиться к ранее появившимся минералам. А у кварца вовсе нет свойственных ему контуров. Значит, кварц самый «младший» среди минералов гранита, он кристаллизовался из расплава последним и занял оставшееся на его долю прост­ранство. О возникновении гранита из магмы свидетельствуют также его секущие контакты с окружающими породами. Они указывают на то, что вещество, из которого возник гранит, было жидким и внедрялось в трещины. Подвижное состояние этого материала также доказывают обломки боковых пород в граните.

Гранитная магма была сильно нагретой. Об этом убедительно говорят глубокие изменения в породах, окружающих массивы гранитов. Они преобразованы до неузнаваемости, перекристал­лизовались и превратились в метаморфические породы (рого­вики). Петрографы пришли к выводу, что гранитная магма закончила кристаллизацию при температуре около

600—700 °С.

Нередко в массивах гранитов встречаются обломки чуже­родных пород — ксенолиты. Они привлекают пристальное вни­мание исследователей, так как дают возможность заглянуть в недра Земли. По ксенолитам можно судить о горных породах, через которые прошла магма и обломки которых захватила с собой. Особый интерес вызывают граниты, переполненные зако­номерно расположенными ксенолитами. Полосатость гранитов и удлинение ксенолитов изменяются определенным образом от места к месту, намечая положение древних слоистых толщ, часто сложно изогнутых.; Через гранит как бы «просвечивают» древние, ранее существовавшие до них горные породы. Просве­чивающие структуры говорят о том, что гранитная магма засты­вала на месте своего образования, не успев переместиться в более высокие горизонты земной коры.

Но граниты образуются не только из магмы. Еще в сере­дине XIX в. родились идеи о немагматическом происхождении гранитов. Теперь известно, что немагматические граниты широко распространены в древнейших участках земной коры, сложен­ных докембрийскими гнейсами и сланцами. Здесь гранитные породы тесно переплетаются с метаморфическими, образуя слож­ные породы — мигматиты. Увеличение гранитного материала приводит к тому, что мигматиты становятся неяснополосчаты-ми и переходят в граниты с расплывчатыми остатками первичных пород.

Вещество немагматического гранита никогда не было жидким, на его месте находился инородный материал, кото­рый в твердом состоянии превратился в гранит. Процесс преобразования негранитного вещества в гранит называется гранитизацией или трансформацией, поэтому сторонников такого взгляда называют трансформистами.

Они установили, что характерные минералы гранитов — калиевый шпат и плагиоклаз, богатый натрием,— иногда образуются в песчаниках, сланцах и даже в таких однообразных по составу породах, как кварциты. Это на первый взгляд стран­ное явление — наличие крупных правильных кристаллов, никогда не образующихся в осадочных породах,— объясняется переработкой их вещества газами и растворами, поднимав­шимися из недр Земли. Газы и растворы пропитали песчани­ки, сланцы и другие негранитные породы и образовали в них крупные кристаллы калиевого шпата и плагиоклаза. Так возник­ли горные породы, очень похожие на магматические граниты.

И все же немагматические граниты по ряду признаков отли­чаются от магматических. Наблюдая их взаимоотношения с окружающими породами, мы заметим, что они не внедрялись в них и не изменяли их. В шлифах под микроскопом видно, что очертания зерен минералов неправильные, без характерных для них контуров. И это понятно, ведь гранитизированные породы возникли в твердом состоянии, а слагающие их мине­ралы кристаллизовались не в определенной последовательности, как в магме, а одновременно.

Как мы видим, граниты вызывают очень большой научный интерес. Вместе с тем они играют немалую роль в жизни человека. С гранитами связаны месторождения золота, серебра, вольфрама, молибдена, олова и многих других ценных металлов. В последнее время выяснилось, что и сам гранит может исполь­зоваться как руда редких элементов. Тончайшие спектральные и химические анализы показали, что в гранитах содержатся почти все элементы таблицы Менделеева. Известно, что в одном кубическом километре гранита находится урана 10000 т, ниобия 84 000 т. Еще 20—25 лет назад мысль о добыче редких элементов из гранита могла показаться фантастической. Но в наше время техника позволяет выделить из гранита минералы редких эле­ментов, и поэтому гранит стал кладовой малораспространенных элементов. В Бразилии из гранита получают тантал, в Африке ниобий, а в недалеком будущем гранит станет обычной комп­лексной рудой. Из минералов-примесей будут получать редкие элементы, а оставшиеся после обогащения полевой шпат и кварц найдут широкое применение как сырье для изготовления разнообразной керамики и стекла.

Когда магма обогащена газом

При застывании гранитной магмы не сразу возникает каменный массив. Сначала с краев появляется твердая оболочка, она постепенно разрастается внутрь и «оттесняет» к середине оста­ток гранитного расплава. Меняется при этом и сам расплав, в нем становится все больше газов (ведь они почти не входят в состав выкристаллизовавшихся минералов). Так образуется легко­подвижный расплав, богатый парами и газами. В одних случаях он остается на месте и застывает среди гранитов. В других случаях расплав покидает массив и застывает в окружающих породах в виде жил и линз. Так из остаточной гранитной магмы образуется особая порода — пегматит, состоящая глав­ным образом из полевого шпата и кварца.

Интересно, что всем пегматитам свойственны некоторые общие особенности. Прежде всего, эти породы всегда крупно­зернистые и даже гигантозернистые. Нередко кристаллы полево­го шпата прорастают кристаллами кварца клиновидной формы, напоминая клинопись древних народов. Именно этой особен­ностью объясняются другие названия пегматитов — «письмен­ный», «еврейский» и «рунический» камень.