Горные породы

« Вернуться на страницу музея

Rocks

Происхождение и значение горных пород

Горная порода – это природный минеральный агрегат определенного состава и строения, образующийся при определенных геологических процессах. Напомним, что минерал – это однородный по составу и строению природный продукт.

Есть горные породы мономинеральные, состоящие из одного минерала, например, мрамор, сложенный кальцитом. Большинство же горных пород полиминеральны – они состоят из нескольких минералов. Так, известный всем гранит сложен кварцем, полевым шпатом и слюдой.

Все горные породы по своему происхождению делятся на три генетических типа: магматические, осадочные и метаморфические. Горные породы Западного Кавказа разнообразны не только по возрасту, но и по составу.

Магматические или изверженные горные породы образуются в результате застывания магмы, появляющейся в недрах Земли при особых условиях. Если магма остывала медленно и, как правило, на значительной глубине, то минералы успевают раскристаллизоваться и выделиться в виде достаточно крупных кристаллов. Такая полнокристаллическая порода называется интрузивной (гранит, например). Если же магма достигла поверхности земли и, потеряв газы, в виде лавы излилась на поверхность, то она остывает быстро и при этом полной раскристаллизации не происходит. Минералы выделяются в виде очень мелких кристаллов. Порода часто содержит стекло, и тогда ее структура носит скрытокристаллический или стекловатый характер. Такие породы относятся к эффузивным (пример – обсидиан или вулканическое стекло).

При застывании магмы вблизи поверхности Земли лишь часть минералов успевает выделиться в виде достаточно крупных кристаллов, основная же масса раскристаллизована плохо. Это промежуточные – между интрузивными и эффузивными – жильные горные породы с порфировидным обликом (таковы кварцевый порфир, порфирит, диабаз).

Так как магма в глубинах Земли разделяется по удельному весу и по составу, то породы образующиеся при её застывании, также разнятся по составу. Все магматические горные породы по содержанию кремнезёма (двуокиси кремния) в породообразующих минералах делятся на следующие группы:

УЛЬТРАОСНОВНЫЕ, содержащие менее 45% кремнезёма и большое количество магния и железа (дунит, пироксенит, кимберлит и др.);

ОСНОВНЫЕ, содержащие 45-52% кремнезёма (габбро, диабаз, базальт и др.);

СРЕДНИЕ, содержащие 52-65% кремнезёма (диорит, сиенит, андезит, порфирит и др);

КИСЛЫЕ, содержащие более 65% кремнезёма (гранит, порфир, обсидиан, др.);

ЩЕЛОЧНЫЕ - породы, которые содержат относительно много натрия и калия (нефелиновые сиениты, фонолиты и др.).

Если кремнезёма в горных породах много, то он обычно выделяется в виде кварца. Наибольшее количество кварца содержат кислые горные породы, тогда как ультраосновные и основные его не содержат, а для щелочных горных пород кварц - «запрещённый» минерал.

С магматическими горными породами связано большое количество месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых.

Осадочные горные породы образуются при разрушении и последующем отложении разнообразных продуктов выветривания магматических, метаморфических, а также и самих осадочных горных пород. Процессы эти происходят на поверхности Земли и в водах рек, озёр, морей, океанов. При выветривании горные породы могут подвергнуться и химическому разложению с растворением, окислением, гидратацией. Основная масса продуктов выветривания переносится водой, ветром и переотлагается в виде осадков в море или на суше, если условия это позволяют. Горными породами такие осадки становятся после уплотнения и цементации.

Осадочные породы можно разделить на три большие группы: обломочные, химические и органогенные.

Обломочные горные породы образуются из механических осадков, то есть из твёрдых частиц – продуктов физического выветривания. Обломочные горные породы могут быть рыхлыми (галька, щебень, гравий, песок, глина) и сцементированными (конгломерат, брекчия, песчаник, аргиллит). Такие горные породы очень широко представлены на Черноморском побережье Кавказа в составе мелового и палеогенового флиша, в неогеновых отложениях.

Химические горные породы образуются при уплотнении осадков, выпадающих из растворов. Чаще всего такие осадки формируются в морской среде, в лагунах. В морской воде нормальной солёности отлагаются бокситы, руды железа и марганца, фосфориты, известняки. При солёности воды более 15 грамм солей в 1 л воды в озёрах и лагунах выпадает гипс, различные галоидные соли – галит, сильвин. В образовании химических осадков часто принимают участие и живые организмы. Осадочные горные породы химического происхождения, в частности, гипс, широко распространены на Западном Кавказе, в основном, в бассейнах рек Лаба и Белая.

Органогенные горные породы образуются благодаря участию живых организмов – растений и животных. Это ископаемые угли и горючие сланцы, коралловые и мшанковые известняки, известняки-ракушечники, торф, окаменелое дерево и др.

Многие из осадочных горных пород представляют собой полезные ископаемые. На Западном Кавказе известны месторождения каменного угля (бассейн р. Лабы), гипса, известняка. В районе Сочи для строительных целей добывается песчаник (Солоники), известняк (Каменский и Дагомысский карьеры), гравий и галька (Веселовский карьер), аспидный сланец (Красная Поляна), для бальнеологии - лечебные грязи (Имеретинская низменность). У Новороссийска разрабатывается крупное месторождение цементных мергелей. С переработанными органическими веществами связывают и главное богатство Кавказа – нефть, добываемую в основном в предгорной полосе.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ (изменённые, превращённые) горные породы – это большая и разнообразная по составу группа горных пород, образовавшихся из магматических и осадочных горных пород под воздействием высоких температур, больших давлений, различных растворов и газов. Известняки могут быть перекристаллизованы в мраморы, кварцевые песчаники превращены в кварциты, дуниты – в серпентиниты.

Из породы одного и того же состава, в зависимости от степени метаморфизма, могут образоваться совершенно разные по минеральному составу горные породы. Например, глинистые породы преобразуются и в слабо изменённые зелёные сланцы, и в интенсивно перекристаллизованные гнейсы.

Для слабоизмененных горных пород характерны такие минералы как эпидот, тальк, хлорит, кальцит. В сильно метаморфизованных горных породах обычно присутствуют кварц, гранаты, слюда, полевые шпаты.

Если изменения горных пород происходит на обширных участках земной коры, то такой метаморфизм называется региональным. На Кавказе эти породы можно встретить в осевой части Главного Кавказского хребта в виде хлоритовых и слюдяных сланцев, филлитов, амфиболитов, разнообразных гнейсов. Для этих пород характерна сланцеватость.

Широко распространены и другие виды метаморфизма. Это метаморфизм в узких зонах разломов, приводящий к образованию так называемых тектонических брекчий. На контакте с магматическими породами вмещающие осадочные горные породы превращаются в различного рода сланцы, роговики, мраморы. Часто такой процесс связан с привносом других веществ, и тогда образуются скарны, грейзены и другие породы, к которым часто приурочены полиметаллические, молибденовые, оловянные оруденения. Месторождения такого типа также имеются на Западном Кавказе.

Характеристика горных пород

А. Магматические горные породы

Интрузивные горные породы

Диорит – средняя по составу горная порода, серого цвета, равномернозернистая, состоящая, главным образом, из полевого шпата – плагиоклаза (до 70%) и роговой обманки. Иногда содержит биотит и пироксен. Характерно повышенное содержание апатита, магнетита, сфена, иногда содержит кварц. Отличается большой прочностью. Залегает в виде мелких и крупных тел, часто связанных постепенными переходами с габбро, гранитами.

С диоритами связаны месторождения железных и медных руд. На Кавказе довольно распространен, у нас встречается в бассейне р.Мзымты (оз.Кардывач). Используется как облицовочный материал в строительстве.

Гранит – кислая горная порода, состоящая обычно из полевого шпата (до 70%), кварца (25-30%) и слюды. Цвет гранита определяется цветом полевых шпатов (натриево-калиевые полевые шпаты и плагиоклазы) и может быть розовым, красным, серым, белым. Граниты и близкие к ним по составу породы называют гранитоидами. Они легко определяются по содержанию в породе зерен кварца и отличаются большой прочностью.

Граниты могут образовываться как при застывании на больших глубинах кислой магмы, так и при переработке различных горных пород без расплавления (гранитизация) или с переплавлением их на значительных глубинах (анатексис). Происхождение гранитов определяет и форму залегания гранитных тел.

С гранитоидами магматического происхождения связан большой комплекс полезных ископаемых. Это олово, вольфрам, молибден, золото, свинец, цинк, а также барит, мусковит, флюорит и многие другие. Сами граниты – хороший строительный и облицовочный материал.

Граниты широко распространены на Кавказе. На Западном Кавказе они встречаются в верховьях рек Белой, Лабы, Шахе (белый мусковитовый гранит ручья Буший – часто встречается в пляжной гальке), Мзымты (оз.Кардывач) и др. Используются в строительстве в виде щебня, бутового камня, плит, брусков, мостовых опор. Хорошего качества граниты после шлифовки и полировки используются как долговечный декоративный камень для изготовления памятников, лестниц, колонн, для облицовки зданий.

Пегматит – по составу соответствует граниту (для кислых пегматитов). Это крупнозернистая и гигантозернистая горная порода, часто с характерным графическим прорастанием кварца и полевого шпата, залегающая обычно близ кровли гранитных массивов в виде жил, трубообразных тел. С пегматитами связаны месторождения мусковита, драгоценных камней (топаз, берилл, турмалин), радиоактивных и редких элементов. На Кавказе изучены недостаточно.

Эффузивные горные породы

Диабаз – основная горная порода, зеленоватая, мелкозернистая. Это промежуточная по степени раскристаллизации жильная горная порода, обычно измененная. Залегает в виде жил, даек, потоков. Диабазовый щебень широко применяется в дорожном строительстве. Распространен в бассейне реки Мзымта (устье р.Ачипсе и др.).

Мандельштейн – «камень с миндалинами», основная темноцветная порода миндалекаменной текстуры (андезитового или базальтового состава), в которой пустоты заполнены вторичными минералами – кальцитом, хлоритом, эпидотом, халцедоном. Встречается в виде потоков, прослоев в вулканогенно- осадочных толщах в бассейне рек Сочи, Мзымта и др. Часто встречается в пляжной гальке.

Порфириты – породы основного и среднего состава, преимущественно темноцветные, с характерным порфировидным обликом: на фоне основной однородной массы видны порфировые вкрапления – отдельные крупные кристаллы полевого шпата (плагиоклаза) и темноцветных минералов. В зависимости от состава выделяют базальтовый, андезитовый, диоритовый порфириты. Обычно породы изменены (одни минералы замещены другими). На Кавказе распространены довольно широко, в частности, в бассейне Мзымты, используются как строительный материал. Породы кислого состава, имеющие порфировидный облик, содержат кварц и называются кварцевыми порфирами. Ими сложены г.Индюк вблизи Туапсе, г. Большая Чура в верховьях р.Сочи, встречаются порфиры и в верховьях р.Аше, где из порфировых плит древние строители даже возводили дольмены.

Б. Осадочные горные породы

Конгломерат – сцементированная грубообломочная горная порода, состоящая из окатанных обломков различных пород с размером обломков от 1 до 10 см. Если обломки не окатаны, то порода называется брекчией. Если размер обломков колеблется в пределах 1-10 мм, то порода называется гравелитом. Цементирующим материалом могут быть глина, кремнезем, кальцит, окислы железа. Цвет породы зависит от состава обломков и цемента. Обломочный материал накапливается, как правило, в прибрежной полосе морей, в долинах рек. Прочные конгломераты используются как строительный материал. Конгломераты широко распространены у нас на побережье в долинах рек Мзымта, Аше. Красноцветные конгломераты пермского возраста выносятся реками с Главного Кавказского хребта.

Песчаник – сцементированная песчаная горная порода, состоящая из частиц размером 0,1-1 мм. Песчаники могут быть сложены зёрнами одного или нескольких минералов с известковистым, железистым, кремнистым, глинистым, гипсовым цементом. Цвет породы определяется примесями: желтый и бурый – за счет окислов железа, чёрный цвет дают примеси органических веществ, зелёный – примесь минерала глауконита, образующегося только в морской среде. Песчаники обычно отлагаются по окраинным частям водных бассейнов. Это хороший строительный и облицовочный материал. Кварцевые песчаники используются, кроме того, для изготовления огнеупорного кирпича. С песчаными породами связаны россыпные месторождения золота, платины, циркона и других ценных минералов. Песчаники широко распространены на Кавказе, в частности, на его Черноморском побережье в составе так называемых флишевых отложений в переслаивании с аргиллитами, алевролитами, мергелями, известняками. В районе Сочи разрабатывается месторождение песчаников (Солоники).

Аргиллит – глинистая уплотнённая порода серого цвета, слоистая, содержащая больше 80% глины. Это первая стадия изменения глины на пути превращения её в более плотный глинистый сланец. Часто содержит карбонат кальция. Состав глинистых пород сложен. Кроме глинистых минералов (гидрослюд, каолина, монтмориллонита), они могут содержать зёрна кварца и полевых шпатов, слюд, а также окислы железа, сульфиды, карбонаты. Аргиллиты отлагаются в морских бассейнах в спокойной водной среде. На Черноморском побережье они, наряду с песчаниками, мергелями, входят в состав флишевых отложений, сформировавшихся, как предполагают, на значительных глубинах из мутьевых потоков в условиях повышенной сейсмической активности района. Следствием этого процесса явились мощные однообразные толщи с ритмичным переслаиванием осадочных пород. Аргиллиты применяются для изготовления кирпича (Сочи), а также в цементной промышленности (Новороссийск).

Мергель – карбонатно-глинистая горная порода, содержащая от 25 до 75% карбоната кальция. Цвет мергеля определяется примесями и может быть зелёным, серым, розовым, коричневым. В отличие от известняка мергель вскипает от соляной кислоты с образованием мутной пены. По составу мергели занимают промежуточное положение между аргиллитами и известняками.

Мергели широко распространены на Черноморском побережье Кавказа. Некоторые из них являются ценным сырьем для производства высококачественного цемента. На базе месторождения таких мергелей работают Новороссийские цементные заводы.

Известняк – карбонатная горная порода химического или органического происхождения, состоящая на 80% и более из карбоната кальция, они могут быть слоистыми или массивными. Под микроскопом строение таких однородных с виду известняков представляется в виде сцементированных карбонатом кальция оолитов или остатков морских микроорганизмов. Бурно вскипает от соляной кислоты. Цвет известняков определяется примесями и может быть белым, серым, розовым, желтоватым и даже почти черным и красным.

Известняки широко распространены на Кавказе. На Черноморском побережье они обнажаются в долинах рек Бзыбь, Псоу, Мзымта, Кудепста, Хоста, Агура, Сочи, Шахе и многих других.

Поскольку известняк относится к сравнительно растворимым в воде, карстующимся породам, с известняковыми массивами связано образование поверхностных и подземных карстовых форм, в том числе пещер. В районе Сочи известны карстовые массивы Ахун, Ахштырь, Алек, Ахцу, Дзыхра и Воронцовский, сложенные известняками мелового и юрского возраста, где описано более 200 пещер.

Известняки используются в качестве строительного и облицовочного камня, для получения извести (Каменский карьер в Сочи), как флюс в металлургии, в сельском хозяйстве для известкования почв, в текстильной, бумажной, кожевенной промышленности.

Известковый туф или травертин – светлая пористая горная порода, состоящая из карбоната кальция и встречающаяся в виде натёков в пещерах и у источников. Это результат выделения карбоната кальция из водных холодных и горячих растворов в подходящих для этого условиях (понижение давления, изменение температуры). Иногда содержит растительные остатки, особенно при выделении на дневной поверхности. В обводнённых пещерах Сочи известковым туфом сложены массивные натеки, ступенчатые плотины (гуры).

Травертины широко известны на Кавказе в районах выхода на поверхность горячих минеральных вод. Они используются в производстве цемента, карбида кальция. Красиво окрашенные плотные перекристаллизованные полосчатые травертины – мраморные ониксы - прекрасный поделочный материал.

Пещерный оникс – кальцитовый натек на потолке (сталактиты, драпировки), на полу (сталагмиты, сталагмитовые коры) и стенах пещеры. Подземные воды, растворяя известняки, переотлагают карбонат кальция в виде различных пещерных натёков, а также кораллитов, кристалликтитов. Зональность натёков отражает последовательность отложения и кристаллизации кальцита. Цвет зависит от примесей и может быть белым, жёлтым, бурым, красноватым, серым. Встречаются в пещерах Краснодарского края, в том числе и Сочинского района.

В. Метафорические горные породы

Аспидный (кровельный, шиферный) сланец – чёрная сланцевая глинистая горная порода, плотная, вязкая, способная раскалываться на тонкие и ровные пластинки. Образуется, в частности, при внедрении в глинистые сланцы жильных магматических пород. Порода слабо изменена и содержит гидрослюды, серицит, хлорит, кварц, часто с примесью углистого вещества, иногда – с сульфидами железа. В своё время сланец служил долговечным естественным шифером для кровли, в частности, в пос. Красная Поляна, в Афонском монастыре в Греции, в Альпах, а также для изготовления грифельных досок, которыми пользовались в школах еще древние греки, да и в более поздние времена. В Сочи используется как декоративно-строительный материал для оформления парков и скверов. Служил для изготовления распределительных щитов и рубильников (изолятор), как наполнитель бетонов, асфальта (после дробления и обжига).

На Кавказе, как и в Альпах, довольно распространён, в частности, добывался в районе Красной Поляны (урочище Рудник в устье р.Ачипсе) и использовался для ландшафтных композиций. В мировой строительной практике в последнее время сланец используется для изготовления экологически чистого кровельного материала – это самый дорогой шифер в мире.

Гнейс – кристаллический сланец, состоящий из кварца, полевых шпатов и тёмноцветных минералов (биотита, амфибола, пироксена), наряду с которыми могут присутствовать гранат, кордиерит, дистен, графит. Это глубокометаморфизированная горная порода с характерным полосчатым строением. Гнейсы могут образовываться как при изменении осадочных (парагнейсы), так и магматических (ортогнейсы) горных пород.

В зависимости от состава выделяют гнейсы биотитовые, гранатовые, амфиболовые, двуслюдяные, пироксеновые. графитовые и другие. Применяется как строительный и облицовочный материал, однако, уступает по прочности граниту. Гнейсы широко распространены в осевой части Большого Кавказа и относятся к его наиболее древним геологическим образованиям.

Кварцит – массивная плотная горная порода, состоящая главным образом из кварца. Отличается большой прочностью и твёрдостью, иногда полупрозрачен. Цвет может быть серым, жёлтым, красным. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников. Служит сырьем для производства огнеупорного кирпича – динаса. Это также прочный и красивый облицовочный материал. Железистые кварциты (джеспилиты) используются как железные руды.

На Кавказе кварциты встречаются в составе метаморфизированных толщ горных пород, в частности, на склонах Главного Кавказского хребта. Хорошо сохраняется - ввиду слабой истираемости - в пляжной гальке (Веселовский карьер в Адлере - источник такой гальки для отсыпки пляжей).

Мрамор – зернистая карбонатная горная порода, состоящая главным образом из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный под действием повышенного давления и температуры известняк.

Цвет мраморов может быть самым различным и зависит от примесей. Это прочный и хорошо поддающийся обработке камень, широко использующийся как красивый облицовочный и электроизоляционный материал.

Кавказ, особенно Грузия, славится своими цветными мраморами – розовыми, серыми, красными, желтыми, белыми. Серыми мраморами сложена гора Мраморная на территории Кавказского заповедника.

Лиственит – зеленая зернистая горная порода, состоящая из кварца и карбонатов с примесью зелёной хромсодержащей мусковитовой слюды – фуксита. Названа так за зелёный цвет, напоминающий цвет листвы. Это продукт переработки серпентинитов, образовавшихся в свою очередь из ультраосновных магматических пород. Может содержать также хлорит, пирит, тальк, серпентин.

Листвениты часто сопровождают месторождения золота, меди. Используется как поделочный камень. Встречается в области развития ультраосновных пород в осевой части Большого Кавказа (бассейн р. Белая и др.).

Серпентинит (змеевик) – тёмно-зеленая плотная горная порода, продукт переработки ультраосновных пород – дунитов, перидотитов. Названа так за сходство рисунка некоторых разновидностей серпентинита с рисунком на коже змеи. Кроме основного минерала – серпентина (основной силикат магния), обычно содержит магнетит (окись железа) и карбонаты.

С серпентинитами связаны месторождения талька, магнезита, асбеста (например, м-ние Лабинское на Северном Кавказе). Серпентинит – красивый облицовочный материал и поделочный камень второго класса. Встречается на Западном Кавказе в области развития ультраосновных пород (бассейны рек Лаба и Белая).

Яшма – кремнистая плотная и очень твердая горная порода, с раковистым изломом и разнообразной окраской, зависящей от примесей: может быть однородной, пёстрой, полосчатой, пятнистой. Яшмы славятся разнообразием своих оттенков. Это чисто красные, жёлтые, серые, зелёные цвета, и пёстрое смешение их в сказочных картинах.

Яшмы – глубоко метаморфизированные породы, нередко занимающие большие площади, причём первичные горные породы могут иметь осадочное, вулканогенное или биохимическое происхождение. Прекрасно принимает полировку; благодаря прочности и красивой расцветке широко используется как поделочный камень первого класса. Исключительная прочность позволяет использовать яшмы для технических целей (ступки, подпятники, волочильные доски). На Западном Кавказе яшмы встречаются обычно в сравнительно узких зонах разломов.

Яшмы и яшмовидные породы (яшмоиды) весьма распространены. В районе Сочи известны декоративные красные гематитовые краснополянские яшмы в долине р. Мзымта и желтые яшмы Пластунского надвига в долине р.Сочи.

Окаменелое дерево – ископаемые остатки древесины, которая, попав когда-то в благоприятные условия, минерализовалась, замещаясь халцедоном, опалом. Структура дерева при этом сохраняется. Так, древесина, захороненная в песке или засыпанная вулканическим пеплом, через миллионы лет приобретает твёрдость камня.

Окраска окаменелого дерева может быть разной: серой, белой, розовой, красной, коричневой, жёлтой. Красиво окрашенные с рисунком образцы издавна использовались как поделочный материал. Чёрный цвет окаменелого дерева говорит о высоком содержании углистого вещества.

На Кавказе окаменелое дерево обычно встречается в районах угольных месторождений, на вулканических плато, а также в осадочных толщах на склонах Главного Кавказского хребта. Нередко в осадочных толщах Черноморского побережья находят линзы и присыпки углистого вещества – это обугленные растительные остатки (р. Восточный Дагомыс и др.).