Какие три минерала содержатся в граните
Грани́т (через нем. Granit или фр. granit от итал. granito — «зернистый») — магматическая плутоническая горная порода кислого состава нормального ряда щёлочности из семейства гранитов. Состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/или мусковита. Граниты очень широко распространены в континентальной земной коре. Эффузивные аналоги гранитов — риолиты. Плотность гранита — 2700 кг/м³, прочность на сжатие до 300 МПа. Температура плавления — 1215—1260 °C[1]; при присутствии воды и давления температура плавления значительно снижается — до 650 °C. Граниты являются наиболее важными породами земной коры. Они широко распространены, слагают основание большей части всех континентов и могут формироваться различными путями[2].
Минеральный состав[править | править код]
- полевые шпаты (кислый плагиоклаз и калиевый полевой шпат) — 60-65 %;
- кварц — 25-35 %;
- слюды (биотит) — 5-10 %.
Средний химический состав: SiO2 68-73 %; Al2O3 12,0-15,5 %; Na2O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe2O3 0,5-2,5 %; К2О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; ТіO2 0,1-0,6 %; ThO2 0,001-0,004 %; UO2 0,0002-0,001 %.[3]
Разновидности гранитов[править | править код]
По особенностям минерального состава среди гранитов выделяются следующие разновидности:
- Плагиогранит — светло-серый гранит с резким преобладанием плагиоклаза при полном отсутствии или незначительном содержании калиево-натриевого полевого шпата, придающего гранитам розовато-красную окраску.
- Аляскит — розовый гранит с резким преобладанием калиево-натриевого полевого шпата с малым количеством (биотит) или отсутствием темноцветных минералов.
- Роговообманковый и роговообманковый-биотитовый — гранит с роговой обманкой вместо биотита или наряду с ним.
По структурно-текстурным особенностям выделяют следующие разновидности:
- Порфировидный гранит — содержит удлинённые либо изометричные вкрапленники, более или менее существенно отличающиеся по размерам от основной массы (иногда достигают 10—15 см) и обычно представленные ортоклазом или микроклином, реже кварцем. Порфировидные граниты, в которых зерна калиево-натриевого полевого шпата розового цвета обрастают светло-серым плагиоклазом, приобретая округлые очертания, называются гранитом рапакиви. Такое строение способствует быстрому разрушению породы, её крошению[4].
Геохимические классификации гранитов[править | править код]
Широко известной за рубежом является классификация Чаппела и Уайта, продолженная и дополненная Коллинзом и Валеном. В ней выделяется 4 типа гранитоидов: S-, I-, M-, A-граниты. В 1974 году Чаппел и Уайт ввели понятия о S- и I-гранитах, основываясь на том, что состав гранитов отражает материал их источника[5]. Последующие классификации также в основном придерживаются этого принципа.
- S — (sedimentary) — продукты плавления метаосадочных субстратов;
- I — (igneous) — продукты плавления метамагматических субстратов;
- M — (mantle) — дифференциаты толеит-базальтовых магм;
- А — (anorogenic) — продукты плавления нижнекоровых гранулитов или дифференциаты щелочно-базальтоидных магм.
Различие в составе источников S- и I-гранитов устанавливаются по их геохимии, минералогии и составу включений. Различие источников предполагает и различие уровней генерации расплавов: S — супракрустальный верхнекоровый уровень, I — инфракрустальный более глубинный и нередко более мафический. В геохимическом отношении S- и I-граниты имеют близкие содержания большинства петрогенных и редких элементов, но есть и существенные различия. S -граниты относительно обеднены CaO, Na2O, Sr, но имеют более высокие концентрации K2O и Rb, чем I-граниты. Эти различия обусловлены тем, что источник S-гранитов прошёл стадию выветривания и осадочной дифференциации. К M типу относятся граниты, являющиеся конечным дифференциатом толеит-базальтовой магмы или продуктом плавления метатолеитового источника. Они широко известны под названием океанических плагиогранитов и характерны для современных зон СОХ и древних офиолитов. Понятие А-гранитов было введено Эби. Им показано, что они варьируют по составу от субщелочных кварцевых сиенитов до щелочных гранитов с щелочными темноцветами, резко обогащены некогерентными элементами, особенно HFSE. По условиям образования могут быть разделены на две группы. Первая, характерная для океанических островов и континентальных рифтов, представляет собой продукт дифференциации щелочно-базальтовой магмы. Вторая, включает внутриплитные плутоны, не связанные непосредственно с рифтогенезом, а приуроченные к горячим точкам. Происхождение этой группы связывают с плавлением нижних частей континентальной коры под влиянием дополнительного источника тепла. Экспериментально показано, что при плавлении тоналитовых гнейсов при давлении 10 кбар образуется обогащенный фтором расплав по петрогенным компонентам сходный с А-гранитами и гранулитовый (пироксенсодержащий) рестит.
Геодинамические обстановки гранитного магматизма[править | править код]
Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континентальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей, в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10—20 км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин (Андские батолиты), и, в меньшей степени, для островных дуг.
В очень малых объёмах граниты образуются в срединно-океанических хребтах, о чём свидетельствует наличие обособлений плагиогранитов в офиолитовых комплексах.
Изменения[править | править код]
При химическом выветривании гранита из полевых шпатов образуется каолин и другие глинистые минералы, кварц обычно остаётся неизменным, а слюды желтеют и поэтому их часто называют «кошачьим золотом».
Полезные ископаемые[править | править код]
С гранитом связаны месторождения Sn, W, Mo, Li, Be, B, Rb, Bi, Ta, Au Эти элементы концентрируются в поздних порциях гранитного расплава и в постмагматическом флюиде. Поэтому его месторождения связаны с апогранитами, пегматитами, грейзенами и скарнами. Для скарнов также характерны месторождения Cu, Fe, Au.
Применение[править | править код]
Станковая скульптура из красного гранита. Автор П. А. Фишман
Гранит является одной из самых плотных, твёрдых и прочных пород. Используется в строительстве в качестве облицовочного материала. Кроме того, гранит имеет низкое водопоглощение и высокую устойчивость к морозу и загрязнениям. Вот почему он оптимален для мощения как внутри помещения, так и снаружи. Однако стоит помнить, что такое помещение будет иметь несколько более высокий радиационный фон[6], в связи с чем не рекомендуется облицовывать некоторыми видами гранита жилые помещения. Более того, некоторые виды гранита рассматриваются как перспективное сырье для добычи природного урана. В интерьере гранит применяется также для отделки стен, лестниц, создания столешниц и колонн, украшения лестничных маршей балясинами из гранита, создания вазонов, облицовки каминов и фонтанов. В экстерьере гранит часто используется в качестве облицовочного, строительного (бутовый камень для фундаментов, заборов и опорных стен) или кладочного материала (брусчатка, брекчия). Гранит используется также для изготовления памятников и на гранитный щебень. Первый добывается на блочных карьерах, второй — на щебневых.
Из гранита изготавливают поверочные плиты вплоть до класса точности 000.
Проблема происхождения гранитов[править | править код]
Граниты играют огромную роль в строении коры континентов Земли. Но, в отличие от магматических пород основного состава (габбро, базальт, анортозит, норит, троктолит), аналоги которых распространены на Луне и планетах земной группы, о существовании гранитов на других планетах солнечной системы имеются лишь косвенные свидетельства. Так, имеются косвенные признаки существования гранитов на Венере[7]. Среди геологов существует выражение «Гранит — визитная карточка Земли»[8].
С другой стороны, есть веские основания полагать, что Земля возникла из такого же вещества, что и другие планеты земной группы. Первый состав Земли реконструируется как близкий составу хондритов. Из таких пород могут выплавляться базальты, но никак не граниты.
Эти факты привели петрологов к постановке проблемы происхождения гранитов, привлекавшей внимание геологов много лет, но и до сих пор далёкой от полного решения.
В настоящее время о происхождении гранитов известно довольно много, но некоторые принципиальные проблемы остаются пока нерешёнными. Одна из них — это процесс образования гранитов. При частичном плавлении твердого корового вещества, ясно определимые твёрдые остатки — реститовые кристаллические фазы, не перешедшие в расплав — встречаются в них относительно редко. Небольшое количество остаточного материала можно видеть в S-гранитах и I-гранитах. Однако в Р- и А-гранитах реститовые фазы обычно не диагностируются.
С чем это связано — с полным разделением твёрдых фаз и расплава в процессе подъёма магматического материала, с последующим преобразованием твёрдых остатков, отсутствием критериев для их диагностики или же с дефектом самой петрологической модели — в настоящее время пока не выяснено.
Проблема реститовых остатков вызывает и другие вопросы. При частичном плавлении амфиболсодержащих пород повышенной кислотности можно получить лишь около 20 % низкокалиевого гранитного материала. При этом должно оставаться 80 % безводного твердого остатка, состоящего из пироксена, плагиоклаза или граната. Хотя породы в нижней части континентальной коры имеют близкий минеральный состав, их обломки, вынесенные вулканами, не несут геохимических признаков тугоплавкого остаточного материала. Есть предположение, что этот материал был каким-то образом погружен в верхнюю мантию, однако прямые доказательства реальности этого процесса отсутствуют. Не исключено, что и в данном случае петрологическая модель нуждается в корректировке.
Есть и другие неясности при изучении процесса происхождения гранитов. Однако современные методы исследования достигли такого уровня, который позволяет надеяться на то, что правильные решения будут найдены в ближайшее время.
Автором одной из первых гипотез о происхождении гранитов стал Н. Боуэн — отец экспериментальной петрологии. На основании экспериментов и наблюдений за природными объектами он установил, что кристаллизация базальтовой магмы происходит по ряду законов. Минералы в ней кристаллизуются в такой последовательности (в соответствии с рядом Боуэна[9]), что расплав непрерывно обогащается кремнием, натрием, калием и другими легкоплавкими компонентами. Поэтому Боуэн предположил, что граниты могут являться последними дифференциатами базальтовых расплавов.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Глинка С. Ф., Левинсон-Лессинг Ф. Ю. Гранит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Романова М. М. История представлений о происхождении гранитов. — М.: Наука, 1977. — 187 с.
Ссылки[править | править код]
- Гранит в БСЭ
- Происхождение гранита (англ.)
- Гранит. Каталог Минералов. Дата обращения: 25 декабря 2017.
Источник
Гранит представляет собой самую многочисленную в континентальной земной коре магматическую интрузивную горную породу. Свое название этот превосходный природный материал получил благодаря своей пористо-зернистой структуре (от лат. granum – “зерно”).
Гранит относят к кислым породам в связи с тем, что он содержит большое количество двуокиси кремния – SiO2. Кроме этого элемента, в состав гранита входит щелочь, а также магний, железо и кальций. Эта горная порода считается одной из самых прочных, твердых и долговечных, ее плотность равняется 2600 кг на кубический метр. В нашей статье мы рассмотрим состав гранита, а также расскажем о существующих классификациях этой горной породы, раскроем ее свойства и особенности.
Происхождение и места залегания гранита
Считается, что граниты формировались на протяжении длительного периода геологической истории всех континентов. Версий происхождения рассматриваемой породы две. Первая гласит, что гранит формируется в результате процесса кристаллизации магматического расплава. Согласно второй теории, рассматриваемый нами камень сформировался под воздействием ультраметаморфизма. Под влиянием давления, высоких температур и флюидов, поднимающихся из глубинных пластов земли, осуществляется процесс гранитизации.
Известно большое количество месторождений этой сверхпрочной горной породы, в том числе в США, Китае, Бразилии, странах Скандинавии и на Украине. В нашей стране также существуют богатые залежи этого природного материала. Его добывают в пятидесяти гранитных карьерах, в том числе в Архангельской и Воронежской областях, а также на Кавказе. Часто рядом с упомянутыми месторождениями находят различные руды, в том числе олово, медь, цинк, вольфрам, молибден и свинец.
Рассмотрим, что входит в состав гранита. Полевой шпат и кварц
По своим составляющим эта горная порода относится к полиминеральным, то есть состоящим не из одного компонента, а из нескольких. Одним из основных элементов, входящих в состав гранита, является полевой шпат. Он представляет собой минерал силикатной группы. Как правило, в граните его не менее 50 %, а то и все 60! Этот породообразующий минерал присутствует в породе в виде калиевого полевого шпата (ортоклаза, адуляра) и кислого плагиоклаза (олигоклаза, битовнита, лабрадора и т. д.). Другой важной составляющей гранита является кварц – очень твердый породообразующий минерал подавляющего большинства магматических пород. На его долю остается не более 30 % от общего объема рассматриваемой породы. Вкрапления его выглядят как небольшие стекловидные зернышки. В природном состоянии кварц бесцветен, а как горная порода в составе гранита приобретает различную окраску – желтую, розовую, красную, фиолетовую и т. д.
Темноцветные минералы и другие включения в составе гранита
Кроме кварца и полевого шпата, в этой кислой горной породе присутствуют и другие вкрапления. Обычно они занимают не более 10% от общего объема. Это биотит, литиевые слюды, мусковит и роговая обманка. Незначительную долю занимают акцессорные – например, апатит и циркон и щелочные минералы – турмалин, гранат и топаз. Итак, мы рассмотрели состав гранита. Схема наглядно показывает основные составляющие этого природного материала.
Виды гранита
В зависимости от особенностей минерального и химического состава гранита, выделяют некоторые его разновидности. Один из способов ранжирования построен на процентном содержании плагиоклаза в породе. Различают следующие виды гранита:
- щелочно-полевошпатовый (менее 10% плагиоклаза);
- собственно гранит (от 10% до 65% плагиоклаза);
- гранодиорит (от 65% до 90% плагиоклаза);
- тоналит (свыше 90% плагиоклаза).
Помимо процентного содержания полевого шпата, за основу для различения видов рассматриваемого камня берется содержание второстепенных темноцветных минералов. Согласно этой классификации, различают такие разновидности породы: аляскит – гранит, не включающий в себя темноцветные металлы, и лейкогранит – имеющий низкое их содержание. Двуслюдяной гранит – состоит, помимо полевого шпата и кварца, из мусковита и биотита, а щелочной содержит еще эгирин и амфиболы.
Структурные особенности породы
Существует и другая классификация, основанная на структурно-текстурных особенностях упомянутой горной породы. Преимущественно гранит имеет зернисто-кристаллическую структуру, но иногда бывает и порфировидным. В природной среде материал располагается массивными пластами, формирующимися в результаты остывания магмы. В связи с тем что она застывает неравномерно, образовывается гранит, имеющий разную структуру, в том числе мелко- и крупнозернистую. Образцы последней называются гранит-порфирами. Примером порфировидной горной породы с крупнозернистой структурой может выступать гранит-рапакиви (Финляндия). Он имеет вкрапления ортоклаза размером с куриное яйцо.
Окраска гранита
Минералы, входящие в состав гранита, могут окрашивать эту горную породу в различные цвета. Как правило, именно ортоклаз определяет цвет камня. Самой распространенной является светло-серая окраска. В России достаточно широко распространен материал красного цвета. В минеральный состав гранита с таким ярким окрасом входит полевой шпат, имеющий кристаллы гематита, иначе – оксида железа. Именно они придают горной породе кроваво-красный оттенок. Также попадаются камни желтой, голубой и розовой расцветки. Изумрудный оттенок порода получает за счет зеленого калиевого полевого шпата – амазонита. Иногда находят гранит необычной радужной расцветки. Она появляется благодаря полевому шпату, обладающему иризацией. Часто именно олигоклаз и лабрадор дают красивое переливчатое мерцание, особенно заметное при повороте камня. Вот такой это интересный материал, гранит.
Состав и свойства горной породы
Этот природный материал имеет множество замечательных свойств, делающих его незаменимым во многих областях, особенно в строительной сфере. Во-первых, гранит долговечен. Он может служить на протяжении длительного времени, сохраняя свой первоначальный внешний вид. Иногда его называют в народе “вечным камнем”, а все потому, что с ним совершенно ничего не происходит на протяжении столетий.
Во-вторых, этот материал отличается чрезвычайно высокой прочностью. Изделия из него не подвержены износу. Кварц – минерал в составе гранита – делает эту горную породу настолько прочной, что при ее обработке, шлифовке и резке используют пилы со специальным алмазным покрытием. В-третьих, одним из важнейших свойств гранита является его устойчивость к любым воздействиям внешней среды, а также к кислотам. Он не требует обработки и защиты от разнообразных окислительных и физических воздействий. Лишь при температуре выше 600 градусов он может изменить свою структуру и потрескаться. В-четвертых, гранит устойчив к влаге, он практически водонепроницаем, не впитывает воду и не подвергается разрушению из-за осадков. Веками строения и памятники из гранита могут сохранять свой первозданный вид. И, наконец, немаловажно и то, что гранит экологичен. Он совершенно безопасен для человека. Все эти свойства делают рассматриваемую горную породу ценнейшим строительным материалом.
Применение гранита
Упомянутый камень широко используется для строительных и облицовочных работ, так как отличается долговечностью, резистентностью к воздействиям окружающей среды и особой прочностью. Благодаря устойчивости к трению и сжатию, его очень часто используют во внешней и внутренней отделке помещений.
Гранит имеет высокую сопротивляемость к загрязнениям, поэтому его нередко применяют в изготовлении перил, лестниц, колонн, столешниц, подоконников и барных стоек. Часто гранитными плитами оформляются камины и фонтаны, ведь он устойчив и к температурным перепадам, и к впитыванию влаги. В экстерьере эту породу часто используют как облицовочный, кладочный или строительный материал. Гранитной брусчаткой выкладывают тротуары, дороги и мосты, часто отделывают пирсы, набережные улицы и площади. Из гранита изготавливают заборы, опорные стены, им украшают фасады и стены зданий. Причем для этого может использоваться порода самых разнообразных расцветок. В России наиболее часто применяются серые, белые, красные и коричневые сорта. К сожалению, добыча и обработка магматических пород трудна и дорогостояща, поэтому этот материал редко используют для строительства обычных зданий. В основном он применяется для оформления объектов, имеющих серьезную архитектурную ценность.
Памятники архитектуры из гранита
После правильной шлифовки поверхность гранита становится как бы зеркальной, одновременно отражая и поглощая световые лучи. Поэтому камень смотрится очень богато и эффектно, что позволяет использовать его для изготовления монументальных скульптур и архитектурных композиций. Примером красоты, изящества и долговечности гранита могут выступать памятники архитектуры, исторические здания и сооружения, воздвигнутые во многих странах, в том числе и в России. Любое гранитное строение отличается особой величественностью и монументальностью, поражая воображение своей мощью и красотой.
Источник