какие структуры характерны для метаморфических пород

Метаморфические (видоизменённые) горные породы

Из трех классов пород – осадочные, магматические, метаморфические – последние признаны самыми необычными. Это производные двух первых видов, поэтому считаются вторичными. Из них сложено 90% земной коры.

Что такое метаморфизм

Термин древнегреческого происхождения означает преобразование, изменение, трансформацию.

В геологии и сопредельных науках это изменение характеристик горных пород под воздействием природных факторов.

Как образуются метаморфические горные породы

Что представляет собой порода

Порода метаморфического происхождения – это продукт преобразования осадочного или магматического материала под влиянием естественных процессов:

В результате меняются свойства пород: структура, твердость, минералогический, химический состав.

Метаморфические породы редко бывают мономинеральными. Чаще это конгломерат из многих составляющих.

В зависимости от происхождения метаморфические горные породы получают названия с приставками: для бывших магматических используется приставка орто, осадочного – пара. Например, ортогнейсы.

Их добывают там же, где исходное сырье. Добыча исчисляется миллионами тонн.

Виды метаморфизма

Климатические, геологические условия, другие природные особенности обусловили два типа проявления метаморфизма – локальный и региональный.

Региональный

Процесс образования проходит на значительных глубинах или площадях при высоких температурах, создавая гигантские монолиты.

Предельная интенсивность трансформации в слоях глубинного залегания ведет к появлению расплавов.

Если породы плавятся, процесс классифицируется как ультраметаморфизм.

Локальный

Охватывает небольшие участки либо формирование протекает на малых глубинах. На залежи воздействует жар магматического процесса и флюиды либо тектонические сдвиги.

По возрасту метаморфические породы моложе материнских. Но их история не менее бурная.

Классификация метаморфизма приведена в таблице №1:

Состав

Сколько и чего будет в породе метаморфического происхождения, зависит от перечня химических компонентов исходного материала. Иногда видоизменения кардинальны.

По минеральному составу выделяют следующие виды:

Основные породообразующие минералы – кварц, пироксены, слюды, амфиболы, шпаты. Их дополняют компоненты метаморфической природы (андалузит, дистен, кордиерит, скаполит, другие). При слабой метаморфизации в составе присутствуют актинолиты, карбонаты, тальк, хлорит, эпидот.

Кварц

Для запуска метаморфических процессов требуются температуры от 150 до 1 500°C.

Структура

Разнообразие условий, в которых происходит трансформация материнских пород, породило множество типов метаморфических структур.

Их распределили по четырем группам:

Структуры метаморфических пород, возникающие в процессе перекристаллизации в твердом агрегатном состоянии (кристаллобластезе), называют кристаллобластовыми.

В основу их классификации положено описание зернистости.

Примеры метаморфической горной породы

По форме зерен различают метаморфические структуры:

Кусочки необработанного серпентинита на леске

По относительным размерам зерен:

Последнюю разновидность также называют ситовидной.

Температуры образования метаморфических горных пород

Результаты исследований приведены в таблице №3.

Текстура

Метаморфические породы наделены разными текстурами:

“Мраморный змеевик” – офиокальцит

Условно причисляют к метаморфическим структурам миндалекаменную и катакластическую. Первая отличается округлостью или овальностью. Во второй минералы выделяются разрушением, дроблением.

Основные минеральные фации метаморфизма приведены в таблице №2.

Типичные представители

К метаморфическим горным породам относятся десятки названий. Самые известные:

Выделяется группа метаморфических сланцев:

Сланец

Всего выделено два десятка сланцевых метаморфических разновидностей.

Где используются

Породы метаморфического происхождения используют преимущественно в строительстве:

Скарн дальнегорский

На особом счету мрамор. Это декоративное сырье. Из него делают ступени, столешницы, каминные полки, подоконники. Облицовывают стены. Используется даже мраморная крошка.

Лучшие сорта идут на изготовление скульптур, других изделий премиум-сегмента.

Цена большинства видов сырья демократична. Исключение – каррарский мрамор.

Источник

Основы нефтегазового производства

Введение в геологию

1. Внутреннее строение Земли

Химический состав Земли

Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы, например Венеры или Марса (см. рисунок 1).

В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см3.

О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра.

Рис. 1. Химический состав Земли

Ядро

Ядро расположено в центре Земли (см.рис 3), его радиус составляет около 3,5 тыс км. Температура ядра достигает 10 000 К, т. е. она выше, чем температура внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см3 (сравните: вода — 1 г/см3). Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля.

Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Внутреннее ядро подвержено колоссальному давлению. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии.

Рис. 3. Строение Земли: ядро, мантия и земная кора

Мантия

Мантия — геосфера Земли, которая окружает ядро и составляет 83 % от объема нашей планеты (см. рис. 3). Нижняя ееграница располагается на глубине 2900 км. Мантия разделяется на менее плотную и пластичную верхнюю часть (800-900 км), из которой образуется магма (в переводе с греческого означает «густая мазь»; это расплавленное вещество земных недр — смесь химических соединений и элементов, в том числе газов, в особом полужидком состоянии); и кристаллическую нижнюю, тол- шиной около 2000 км.

Земная кора

От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича (ее часто называют границей Мохо), характеризующаяся резким нарастанием скоростей сейсмических волн. Она была установлена в 1909 г. хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857- 1936).

Поскольку процессы, происходящие в самой верхней части мантии, влияют на движения вещества в земной коре, их объединяют под общим названием литосфера (каменная оболочка). Мощность литосферы колеблется от 50 до 200 км.

Ниже литосферы располагается астеносфера — менее твердая и менее вязкая, но более пластичная оболочка с температурой 1200 °С. Она может пересекать границу Мохо, внедряясь в земную кору. Астеносфера — это источник вулканизма. В ней находятся очаги расплавленной магмы, которая внедряется в земную кору или изливается на земную поверхность.

Состав и строение земной коры

По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, жесткий и хрупкий слой. Она сложена более легким веществом, в составе которого в настоящее время обнаружено около 90 естественных химических элементов. Эти элементы не одинаково представлены в земной коре. На семь элементов — кислород, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний — приходится 98 % массы земной коры (см. рис. 5).

Своеобразные сочетания химических элементов образуют различные горные породы и минералы. Возраст самых древних из них насчитывает не менее 4,5 млрд лет.

Рис. 4. Строение земной коры

» alt=»» width=»311″ height=»300″ />

Рис. 5. Состав земной коры

Минерал — это относительно однородное по своему составу и свойствам природное тело, образующееся как в глубинах, так и на поверхности литосферы. Примерами минералов служат алмаз, кварц, гипс, тальк и др. (Характеристику физических свойств различных минералов вы найдете в приложении 2.) Состав минералов Земли приведен на рис. 6.

» alt=»» width=»456″ height=»261″ />

Рис. 6. Общий минеральный состав Земли

Горные породы состоят из минералов. Они могут слагаться как из одного, так и из нескольких минералов.

Среди осадочных горных пород выделяют органогенные и неорганогенные (обломочные и хемогенные).

Органогенные горные породы образуются в результате накопления останков животных и растений.

Обломочные горные породы образуются в результате выветривания, псрсотложсния с помощью воды, льда или ветра продуктов разрушения ранее возникших горных пород (табл. 1).

Таблица 1. Обломочные горные породы в зависимости от размеров обломков

Размер облом кон (частиц)

Хемогенные горные породы формируются в результате осаждения из вод морей и озер растворенных в них веществ.

В толще земной коры из магмы образуются магматические горные породы (рис. 7), например гранит и базальт.

Осадочные и магматические породы при погружении на большие глубины под влиянием давления и высоких температур подвергаются значительным изменениям, превращаясь в метаморфические горные породы. Так, например, известняк превращается в мрамор, кварцевый песчаник — в кварцит.

В строении земной коры выделяют три слоя: осадочный, «гранитный», «базальтовый».

» alt=»» width=»480″ height=»316.9111969112″ />

Рис. 7. Классификация горных пород по происхождению

«Гранитный» слой состоит из метаморфических и магматических пород, близких по своим свойствам к граниту. Наиболее распространены здесь гнейсы, граниты, кристаллические сланцы и др. Встречается гранитный слой не везде, но на континентах, где он хорошо выражен, его максимальная мощность может достигать нескольких десятков километров.

«Базальтовый» слой образован горными породами, близкими к базальтам. Это метаморфизованные магматические породы, более плотные по сравнению с породами «гранитного» слоя.

Мощность и вертикальная структура земной коры различны. Выделяют несколько типов земной коры (рис. 8). Согласно наиболее простой классификации различают океаническую и материковую земную кору.

Континентальная и океаническая кора различны по толщине. Так, максимальная толщина земной коры наблюдается под горными системами. Она составляет около 70 км. Под равнинами мощность земной коры составляет 30-40 км, а под океанами она наиболее тонкая — всего 5-10 км.

» alt=»» width=»480″ height=»441.41176470588″ />

Рис. 8. Типы земной коры: 1 — вода; 2- осадочный слой; 3 — переслаивание осадочных пород и базальтов; 4 — базальты и кристаллические ультраосновные породы; 5 — гранитно-метаморфический слой; 6 — гранулитово-базитовый слой; 7 — нормальная мантия; 8 — разуплотненная мантия

Различие континентальной и океанической земной коры по составу пород проявляется в том, что гранитный слой в океанической коре отсутствует. Да и базальтовый слой океанической коры весьма своеобразен. По составу пород он отличен от аналогичного слоя континентальной коры.

Граница суши и океана (нулевая отметка) не фиксирует перехода континентальной земной коры в океаническую. Замещение континентальной коры океанической происходит в океане примерно на глубине 2450 м.

» alt=»» width=»312″ height=»213″ />

Рис. 9. Строение материковой и океанической земной коры

Выделяют и переходные типы земной коры — субокеаническую и субконтинентальную.

Субокеаническая кора расположена вдоль континентальных склонов и подножий, может встречаться в окраинных и средиземных морях. Она представляет собой континентальную кору мощностью до 15-20 км.

Субконтинентальная кора расположена, например, на вулканических островных дугах.

Предполагалось, что на глубине 7 км должен начаться «базальтовый» слой. В действительности же он обнаружен не был, а среди горных пород преобладали гнейсы.

Изменение температуры земной коры с глубиной. Приповерхностный слой земной коры имеет температуру, определяемую солнечным теплом. Это гелиометрический слой (от греч. гелио — Солнце), испытывающий сезонные колебания температуры. Средняя его мощность — около 30 м.

Ниже расположен еще более тонкий слой, характерной чертой которого является постоянная температура, соответствующая среднегодовой температуре места наблюдений. Глубина этого слоя увеличивается в условиях континентального климата.

Еще глубже в земной коре выделяется геотермический слой, температура которого определяется внутренним теплом Земли и с глубиной возрастает.

Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав горных пород, прежде всего радия и урана.

Величину нарастания температуры горных пород с глубиной называют геотермическим градиентом. Он колеблется в довольно широких пределах — от 0,1 до 0,01 °С/м — и зависит от состава горных пород, условий их залегания и ряда других факторов. Под океанами температура с глубиной нарастает быстрее, чем на континентах. В среднем с каждыми 100 м глубины становится теплее на 3 °С.

Величина, обратная геотермическому градиенту, называется геотермической ступенью. Она измеряется в м/°С.

Тепло земной коры — важный энергетический источник.

Часть земной коры, простирающаяся глубин, доступных для геологического изучения, образует недра Земли. Недра Земли требуют особой охраны и разумного использования.

Источник

Структуры метаморфических пород

СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ МЕТАМОРФИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Метаморфические породы образуются в результате глубоких изменений и преобразований магматических и осадочных пород в процессе метаморфизма – под влиянием высокой температуры, давления и химически активных веществ. Эти факторы метаморфизма вызывают изменения химического, минералогического состава, структуры, текстуры исходных пород. Все превращения при метаморфизме осуществляются в твёрдом состоянии.

Метаморфическим породам присущи кристаллическая структура и своеобразная текстура: сланцеватая, когда пластинчатые минералы типа слюд располагаются параллельно друг другу; гнейсовая – для которой характерно чередование сланцеватых и зернистых полос.

В зависимости от ведущего фактора метаморфизма различают следующие типы метаморфизма: динамический, контактовый, региональный.

а). Динамический (катакластический) – вызывается действием направленного давления в зонах тектонических разрывных нарушений.

б). Контактовый метаморфизм – развивается на контакте между внедрившейся магмой и вмещающими её горными породами. Воздействие высокой температуры, а также газов и магматических растворов ведёт к коренному изменению вмещающих пород.

в). Региональный метаморфизм – проявляется на больших площадях и в глубине земной коры. Сопровождает складчатообразующие процессы на заключительных этапах развития геосинклиналей, вызывается воздействием петростатического и направленного давления, температуры с участием растворов, играющих роль среды и катализатора химических реакций.

Метаморфические породы (грунты) классифицируются в зависимости от вида метаморфизма, следствием которого они являются.

Инженерно-геологическая классификация метаморфических грунтов включает следующие таксономические единицы (по ГОСТ 25100–95), выделяемые по группам признаков:

– класс – (по общему характеру структурных связей) – скальные с жёсткими кристаллизационными связями;

– группа – (по характеру структурных связей с учётом их прочности) – скальные;

– подгруппа – (по происхождению и условиям образования) – метаморфические;

– тип – (по вещественному составу) – силикатные, карбонатные, железистые;

– вид – (по наименованию грунтов) гнейсы, сланцы, кварциты, мраморы, роговики, скарны, железные руды;

– разновидности – (по количественным показателям физико-механических свойств, структуре, текстуре.

Структуры метаморфических пород

1.1.1. Структуры дробления. Различают брекчиевидную и милонитовую структуры. Первая характеризует начальную стадию дробления, вторая отличается появлением значительного количества перетёртого, развальцованного и мелкораздробленного материала, цементирующего обломки (рис. 1).

а)	б)

Рис. 1. Структуры дробления

1.1.2. Структуры перекристаллизации (кристаллобластовые структуры). Кристаллобластовые структуры подразделяются по форме зёрен:

а) гранобластовая структура (характеризуется зёрнами, по форме близкими изометричным, рис. 2а), мелкозернистая (1 мм) разновидность такой структуры силикатных пород получила название роговиковой.

б) лепидобластовая структура (свойственна породам, состоящим из чешуйчатых и листоватых зёрен, рис. 2б);

в) нематобластовая структура (выделяется в породах, сложенных шестоватыми и игольчатыми зёрнами, рис. 2в).

а)	б)	в)	г)

Рис. 2. Кристаллобластовые структуры: а) гранобластовая;

б) лепидобластовая; в) нематобластовая;

Структуру пород, состоящих из зёрен разной формы, называют составным наименованием. Например, нематогранобластовая (выделяется в породах, сложенных изометричными и шестоватыми зёрнами, но с преобладанием первой) (рис. 2г).

1.1.3. Реликтовые структуры.Данная группа структур выделяется в породах, обнаруживающих наряду с начальными признаками дробления или перекристаллизации отчётливые реликты структуры материнской породы. При наименовании структур сохраняют название структуры материнской породы, но в начале названия добавляют приставку бласто- в случае начальной перекристаллизации и класто-начального дробления. Например, в известняке стенки раковин слагаются крупными кристаллами кальцита, такая структура называется бластобиоморфная.

Дата добавления: 2016-08-07 ; просмотров: 991 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник