Основы систематики горных пород
В основу современной классификации горных пород положен генетический принцип; он дополняется классификационными признаками, относящимися к химическому и минеральному составу горных пород, их структурно-текстурной характеристике и физическим свойствам. По происхождению горные породы подразделяются на четыре отдела: магматические, осадочные, вулканогенно-обломочные и метаморфические породы.
Магматические породы делятся по химическому составу, а также по условиям образования, отраженным в структурно-текстурных особенностях и формах залегания пород. Поскольку эти породы образуются путем кристаллизации из магматических расплавов, их химический состав закономерно связан с минеральным составом, что делает возможным определять и подразделять магматические породы также по минеральному составу. По химическому составу – в первую очередь по содержанию кремнекислоты и щелочей – среди магматических пород выделяются три ряда: нормальный, промежуточный (известково-щелочной) и щелочной.
В пределах каждого ряда магматические породы делятся на группы, различающиеся по тому же признаку. За основу берется содержание кремнекислоты (SiO2), с которым закономерно связано и содержание других главных химических компонентов: глинозема (Al2O3), извести (СаО), магнезии (MgO), железа (FeO, Fe2O3) и др. Каждая из групп (ультраосновные, основные, средние, кислые, собственно щелочные) делится на подгруппы по условиям образования: интрузивные, эффузивные и жильные породы. Последние, кроме пегматитов, аплитов и т.п., по скорости остывания и кристаллизации занимают как бы промежуточное положение между породами двух первых подгрупп. Поэтому нередко бывает трудно определить жильную породу по образцу, если не известна форма ее залегания.
Из прочих классификационных признаков, имеющих широкое применение при характеристике или диагностике магматических пород, отметим следующие. В зависимости от глубины, на которой происходило застывание магмы, интрузивные породы делятся на фации: весьма глубинные (абиссальные), средней или умеренной глубинности (мезоабиссальные), небольшой глубинности (гипабиссальные) и приповерхностные (субвулканические). Изверженные породы каждой из перечисленных фаций характеризуются своими специфическими особенностями, в первую очередь строением. Эффузивные породы разделяются на две категории по степени изменения: сильно измененные породы носят название палеотипных (палеовулканических), слабо измененные – кайнотипных (неовулканических). Эти названия связаны с тем, что измененные лавы и туфы имеют как бы облик древних пород (независимо от их действительного возраста), а слабо измененные – облик молодых пород.
Осадочные породы по способу образования подразделяются на следующие виды:
1) обломочные породы – продукты преимущественно физического выветривания материнских пород и минералов с последующим переносом материала и его отложением на других участках;
2) коллоидно-осадочные породы – результат преимущественно химического разложения с переходом вещества в коллоидальное состояние (коллоидные растворы); сюда же включаются и самые тонкие классы обломочных пород и остаточные породы коры выветривания;
3) хемогенные породы – осадки, выпадающие из водных, преимущественно истинных, растворов – вод морей, океанов, озер и других бассейнов химическим путем, т.е. в результате химических реакций или перенасыщения растворов, вызванного различными причинами;
4) биохимические породы, включающие породы, образовавшиеся в ходе химических реакций при участии микроорганизмов, и породы, которые могут иметь двоякое происхождение: химическое и биогенное;
5) органогенные породы, образовавшиеся при участии живых организмов; отчасти эти породы являются непосредственными продуктами жизнедеятельности организмов и всегда содержат значительное количество останков отмерших животных и растений или же целиком построены из вещества органического происхождения.
Дальнейшее подразделение каждого из подотделов основано на различных признаках. Так, обломочные породы разделяются по степени цементации на два параллельных ряда: рыхлые и уплотненные. Каждый из рядов делится на группы по размеру обломочных частиц. Грубообломочные породы подразделяются по форме обломков (скатанные и угловатые), а также по минеральному составу (олигомиктовые и полимиктовые). В полимиктовых породах обломки могут быть представлены не только различными минералами, но и горными породами.
Хемогенные породы делятся на группы в соответствии с их химическим и минеральным составом. Биохимические и органогенные породы также разделяются по составу; для систематики последних важно учитывать, за счет каких организмов (растений и животных) они образовались. Некоторые типы горных пород могут иметь смешанное происхождение, например, совмещать признаки обломочных и глинистых пород, обломочных и органогенных и т.д. Подобные породы, как правило, включаются в состав какой-либо одной группы.
Вулканогенно-обломочные породы включают горные породы, весьма различные по способу образования, но объединяемые общностью происхождения материала, из которого они построены и который представлен целиком или в значительной мере обломочными продуктами вулканических извержений. Систематика их учитывает четыре ведущих признака:
1) степень уплотнения (спекания, цементации) вулканических обломочных продуктов;
2) размер обломков (подобно тому как это принято для осадочных обломочных пород);
3) относительное участие в составе пород эндогенного обломочного (пирокластического) и экзогенного (осадочного) материала;
4) роль в формировании этих пород процессов переноса и переотложения в экзогенных условиях, что отражается на степени окатанности крупных частиц обломочного материала, на степени сортировки обломков по величине, на степени совершенства слоистости пород и других структурно-текстурных признаках.
В соответствии с этим вулканогенно-обломочные породы подразделяются на два ряда: рыхлые продукты вулканических извержений и уплотненные (сцементированные) горные породы. С другой стороны, выделяются две группы пород: пирокластические и туфогенные.
Метаморфические породы разделяются, прежде всего, по типу метаморфизма (региональный, контактовый, дислокационный) или метасоматоза, а также по составу. Метасоматические породы можно условно разделить на контактово-метасоматические (скарны) и гидротермально-метасоматические (гидротермально измененные породы). Метаморфизованные осадочные породы называются парапородами, метаморфизованные магматические – ортопородами. Ведущим классификационным признаком метаморфических и метасоматических пород служит их минеральный состав, поскольку он является чувствительным индикатором изменений физико-химической обстановки при метаморфизме.
На практических занятиях по геологии изучаются главнейшие типы горных пород. В то же время их круг ограничен теми породами, определение которых не требует применения оптических методов и может быть осуществлено при внимательном наблюдении визуально.
Для характеристики горных пород принята единая схема описания:
Название породы (синонимы).
Характерные признаки (структура, текстура, минеральный состав, физические свойства). Разновидности.
Условия образования и нахождения (залегание, происхождение, изменение, распространение).
Диагностика.
Практическое значение.
