Какие три минерала содержатся в граните
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 11 апреля 2020; проверки требуют 7 правок.
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 %.[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
Стоит ли говорить, что гранит – это горная порода, одно из самых главных полезных ископаемых, которое активно используется сейчас в мире. Строительство, ландшафтное оформление, искусство – он нашел свое место в огромных отраслях жизни человека. Он не имеет замены, но учитывая его мультифокальный набор элементов, какой минерал не входит в состав гранита, какие его свойства, какова история происхождения – все это можно узнать в нашей статье.
Краткая информация о граните
Гранит – это минерал, а точнее, комплексное образование, имеющее естественное происхождение, поэтому способы его добычи очень разнообразны. Он имеет много видов, окрасов, отличается даже за плотностью или составом, поэтому полный разбор вопроса, какие минералы входят в состав гранита, будет полезным для составления полного представления об этом материале.
Несмотря на то, что в быту он получил звание «минерал», из-за своего внешнего вида, правильнее будет считать его горной породой. Ученые доказали, что учитывая его состав, нужно вывести четкую классификацию по химическому составу и плотностным характеристикам. Он состоит из минералов однородной структуры, поэтому изначально это ввело многих ученых в заблуждение, и ввело в обиход немного ложное название.
Его распространение повсеместно, даже человек, который не связан с горным делом, знает, насколько разнообразно это сырье. Памятники, заборы, оградки, садовые дорожки – все они могут очень сильно отличаться, хотя сделаны из одной горной породы. В этом и заключается главная сложность – от наличия в нем того или иного минерала, внешний вид, качество и плотность будут очень отличаться.
Как появился гранит на Земле
Ученые провели очень много исследований. Для того, чтобы определить, каким образом образовалась эта горная порода, почему ее состав настолько разнообразен. Сейчас существует 2 естественных обоснования его образования:
- Магматический;
- Метаморфический.
Во время извержения вулканов большое количество сырья расплавлялось при высокой температуре, не только металлы подвергались ее воздействию. Соединения из углерода меняли кристаллическую структуру, что и стало причиной возникновения горной породы. Но они были не одинакового состава, поэтому при застывании, в граните были вкрапления разнообразных минералов в граните, которые напоминали зерна. Даже слово «granum», от которого в дальнейшем и произошло название горной породы, означает – зернистый.
В основе возникновения гранита лежит воздействие высоких температур на различные соединения углерода, но расплавленная магма – это не единственный источник тепла на Земле. Ученые описывают процесс гранитизации – когда при движении тектонических плит воздействие на их слои было настолько сильным, что приводило к изменению кристаллической решетки минералов и сплавляло их в один пласт. Интересно то, что при похожем механизме, возникают два абсолютно разных продукта, так сильно отличающихся между собой.
Существует мнение, что гранитные образования – это визитная карточка Земли и он не имеет аналогов на других планетах. Найденные образцы на Венере и Луне всего лишь косвенные, при этом их состав совершенно отличается.
Минеральный состав гранита
Эта горная порода не состоит из одного минерала, а ее разные представители могут отличаться даже по химической структуре. Какие минералы входят в состав – полевой шпат, слюда, кварц. Подобным набором элементов обладает и гнейс, но его плотность сильно уступает гранитным образованиям, что ограничивает его применение в строительстве.
Полевые шпаты
Это основная часть состава горной породы гранит, ведь шпат составляет больше 50% от всего сырья. Но даже она отличается по количеству составных частей, поэтому в зависимости от того, какой химический элемент преобладает в ископаемом минерале, его плотностные и цветовые свойства будут очень отличаться между собой. Даже в этой неметаллической породе иногда встречаются примеси металлов или их ионы.
Основной частью шпата является плагиоклаза, которая и составляет кристаллическую решетку всего камня. Она делится на несколько видов, в зависимости от химического состава или соотношения составных элементов. Чистым являются только альбит (NaAlSi₃O₈) и анортит (CaAl₂Si₂O₈). Остальные похожи на олигокласт, имеющий в составе CaAl₂Si₂O₈ и NaAlSi₃O₈, но соотношение этих веществ будет 3/7, в андезите 1/1, в лабрадоре 7/3, в битовните 9/1.
Они легче поддаются плавлению, что объясняет превалирование этих веществ. Помимо их, можно встретить и минералы с калием (KAlSi₃O₈). Они являются самыми красивыми, например, лунный камень, который используется для украшений. Также можно найти ортоклаз, микроклин, санидин. Их плотность тоже выше, чем у кальциевых шпатов, как и температура плавления.
Кварциты
Большое количество в составе горного ископаемого и кварца (SiO₂), но чаще он встречается в виде песков. Среднее содержание его в граните достигает 35%.
Также как шпатов, кварциты тоже делятся на несколько видов:
- псевдокубическая (кристобалит);
- гексагональная (тридимит);
- моноклинная сингония (коэсит);
- плотная октаэдрическая (стишовит).
Состав их одинаков, они отличаются по плотности. Образование кварцитов метаморфическое, для их получения нужно высокое давление. Самым редким из этих камней является стишовит. Его находят только в местах падения метеоритов, где достигается максимальное давление на породу.
В граните встречаются его смеси с другими веществами, но человеку известны и более чистые – аметист, кошачий глаз, оникс, гелиотроп, цитрин.
Слюда и ее разновидности
Меньше всего в гранитной породе находится слюды – до 10%. Но нельзя недооценивать ее роль в его образовании, ведь именно она обеспечивает его стойкость и плотность. В ее состав входит большое количество металлов, а молекулярная структура не решетчатая, а слоистая.
Основные виды слюды:
- мусковит KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂;
- биотит KMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂.
Вместо магния иногда могут встречаться соединения и с железом, и с фтором. Интересно то, что, несмотря на цементирующие свойства этого материала, слюда является радиоактивной. Ее использование в строительстве опасно для здоровья человека. Камни с повышенным количеством слюды используют в облицовке внешних поверхностей и для нежилых помещений.
Другие классификации гранита
Геохимическая классификация Уайта и Чаппела чаще используется в зарубежных странах. Различаются граниты по основному элементу, что показывает их состав и указывает на тип происхождения. Например, если горная порода образовалась в результате плавления метаосадочных субстратов – ее относят в группу S (sedimentary). Они имеют большие концентрации таких элементов, как K2O и Rb. А вот вещества магматического происхождения попадают в группу I (igneous), где преобладают CaO, Na2O. Это обусловлено тем, что они не попадают под влияние осадочных факторов – ветра или воды, или же их воздействие незначительно, в отличие от первой группы.
M (mantle) тоже магматического происхождения, но при их формировании образуются толеит и базальт. Большое количество гранитов, в состав которых входит этот тип, образуется в океанических плитах, поэтому их состав очень отличается от предыдущих. Последний тип – А (anorogenic). Его разительное отличие в том, что он образуется в щелочной среде, а не кислой. Их формирование происходит в нижних частях земной коры, где доступ кислорода к слоям минимален.
Наибольшее количество гранитов образуется при столкновении двух тектонических плит, поэтому максимальное скопление месторождений находится в гористой или складчатой местности. Этот процесс называется коллизия. Самое маленькое количество гранитов получается на дне океанов. Такое явление можно объяснить тем, что толщина земной коры в этой местности намного ниже, поэтому воздействие температуры и давления значительно снижается.
Заключение
В мире гранит – это очень распространенная горная порода, использующаяся в строительных и облицовочных целях. Минералы в составе гранита достаточно разнообразны, но в целом выделяют 3 группы для их классификации. Огромную роль в этом вопросе играет тип процесса формирования и среды, где они находятся. Структура минералов тоже очень важна – ведь от типа кристаллической решетки и соотношения элементов зачастую зависит плотность, долговечность и даже цвет.
Источник