Магматические породы подразделяются на интрузивные и эффузивные.
Интрузивные породы образуются в результате внедрения (интрузии) в земную кору силикатного расплава (магмы). Она на большой глубине медленно и очень длительное время остывает и полностью успевает раскристаллизоваться с образованием зерен различных минералов. Поэтому структура интрузивных пород всегда полнокристаллическая, зернистая, а текстура, массивная, т.к. составные части породы располагаются плотно, компактно и беспорядочно (рис.17). Интрузивные горные породы состоят из силикатов.
Эффузивные (вулканические) породы образуются при излиянии лавы на дневную поверхность и ее быстром остывании. Не успев раскристаллизоваться, лава застывает в виде вулканического стекла или плотной, а чаще пористой, твердой массы, в которой не видны зерна минералов. Поэтому структура эффузивной породы – неполнокристаллическая (афанитовая), (рис.18).
Магматические горные породы по содержанию SiO2 (кремнекислоты) подразделяются на 4 группы: ниже в каждой группе на первом месте указывается интрузивная порода, на втором – эффузивная.
1. Кислые породы содержат более 64–78% SiO2. К ним относится группа гранита (это кварц-полевошпатовые горные породы) и липарита (риолита).
2. Средние породы, содержащие 53–64% SiO2. Группа диорита – андезита. Это бескварцевые породы, они состоят из натриево-кальциевых плагиоклазов и содержат до 15–30% темноцветных минералов (роговая обманка, часто присутствуют авгит и биотит).
3. Основные породы содержат 45–53% SiO2. Группа габбро-базальта. Габбро состоит из основного плагиоклазов и цветных минералов (до 30– 50%), среди них наиболее типичны пироксены.
4. Ультраосновные породы с минимальным (30–45%) содержанием SiO2. Группа перидотита – пикрита (бесполевошпатовые горные породы). Интрузивные породы этой группы сложены магнезиально-железистыми силикатами – оливином и пироксенами.
Осадочные горные породы
Осадочные горные породы образуются в результате накопления продуктов разрушения ранее существовавших пород. Они слагают около 75% поверхности континентов. Преобладающая часть их образовалась из
Г а б б р о
а б
Порода состоит из зерен плагиоклаза и пироксена
Рис. 17. Полнокристаллическая зернистая структура интрузивных пород с массивной текстурой (а – в образце; б – под микроскопом)
Б а з а л ь т
а б
Порода состоит из темной однородной плотной (или пористой) массы, в которой под микроскопом видны мелкие призмочки зерен плагиоклаза и редкие, более крупные выделения пироксена, расположенные в стекловатой основной массе
Рис. 18. Неполнокристаллическая структура эффузивных пород (а – в образце; б – под микроскопом)
осадков морских водоемов. По генетическим признакам среди осадочных горных пород выделяются три главные группы: 1) обломочные породы; 2) хемогенные, 3) органогенные.
Обломочные породы подразделяются по величине обломков на: 1) грубообломочные рыхлые (валуны, щебень, галька, гравий) и сцементированные (конгломераты, брекчии, гравелиты); 2) среднеобломочные – пески и песчаники; 3) мелкообломочные – алевриты и алевролиты, 4) тонкообломочные – глины и аргиллиты.
Глинистые породы имеют наибольшее распространение (около 50%) среди осадочных горных пород и состоят из мельчайших (от 0,01 до 0,005– 0,001 мм) частиц. Уплотненные глины называют аргиллитом. Породы, представляющие смесь глины и алеврита с песком, называются суглинки и супеси, в том числе особый тип – лёссовидные пылеватые суглинки.
Хемогенные породы образуются путем выпадения химических соединений из истинных и коллоидных растворов. В результате накапливаются разнообразные соли (карбонаты, сульфаты, хлориды), а также кремнистые, железистые и марганцевые соединения. Хемогенное происхождение могут иметь многие глины. Отличительными признаками хемогенных пород является отсутствие обломочной и органогенной структуры, часто кристаллическое или оолитовое строение.
Органогенные горные породы образуются в результате накопления продуктов жизнедеятельности животных и растений в виде остатков раковин, колониальных построек (типа коралловых рифов), минеральных скелетов. К органогенным горным породам относятся также скопления растительных остатков, которые образуют группу каустобиолитов – породы угольного ряда. Они характеризуются различной степенью разложения органического вещества и разным содержанием углерода: торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит. Таким образом, отличительной чертой органогенных пород является присутствие в породе большого количества остатков организмов или продуктов их жизнедеятельности (рис. 19).
Среди хемогенных и органогенных горных пород широко распространены карбонатные – известняки, доломиты, мергели, в меньшей степени кремнистые – яшмы, диатомиты, трепелы, опоки.
Формирование осадочных горных пород представляет собой сложный и длительный процесс. Подавляющая масса осадков накапливается в морях. Такие осадки называются субаквальными. Те, которые накапливаются на суше, вне водной среды, называются субаэральными. Процесс преобразования осадков в осадочные породы носит название диагенеза. Его проявление обусловлено неуравновешенностью осадка как физико-химической системы. На стадии диагенеза протекают несколько процессов:
1. Уплотнение осадка и удаление избытка воды. Если на этом процесс заканчивается, то образуются рыхлые осадочные породы.
2. Цементация – это заполнение промежутков между частицами каким-либо веществом. Роль цемента играет глина, CaCO3, SiO2×nH2O и др.
3. Перекристаллизация кремнистых и карбонатных илов.
4. Образование новых диагенетических (аутигенных) минералов и их перераспределения с образованием пятен, линз, конкреций и пластообразных стяжений.
В результате этих процессов осадок превращается в плотную литофицированную (твердую окаменевшую) породу.
Метаморфические породы
Метаморфические породы образуются в процессе глубокого преобразования любых ранее образовавшихся пород. Главными факторами преобразования являются повышение температуры, давления и химически активные растворы (гидротермы).
Под воздействием этих факторов в первичной (исходной) породе происходит перекристаллизация вещества, меняется ее минералогический состав, текстура и структура. Отличительными признаками метаморфических пород являются полнокристаллическая зернистая структура и широко распространенная сланцевая или гнейсовая текстура. В зависимости от действующих факторов и места их проявления метаморфические горные породы подразделяются на породы регионального, контактового и дислокационного метаморфизма.
По мере нарастания интенсивности метаморфизма (повышение температуры и давления) среди пород регионального метаморфизма могут быть выделены: глинистые сланцы, филлиты, кристаллические сланцы, амфиболиты и гнейсы (парагнейсы из осадочных пород и ортогнейсы – из магматических). При метаморфизме кварцевых песчаников образуются кварциты, а из известняков и доломитов – мраморы. Более высокой степенью регионального метаморфизма отличаются гранулиты и наиболее высокометаморфизованными породами являются эклогиты, состоящие из пироксена (омфацита) и граната и отличающиеся высокой плотностью (3,3–3,4 г/см3). К контактно-метаморфическим породам относятся роговики и скарны. Породы дислокационного метаморфизма образуются в зонах разрывных нарушений, в которых происходит дробление и перетирание пород, в результате чего образуются тектонические брекчии, катаклазиты и милониты.
Экзогенные процессы
Выветривание
Слова и словосочетания
| аллитная стадия | кора выветривания |
| бесструктурный элювий | кристаллизация солей |
| восстановление | латерит |
| вторичные сульфиды | морозное выветривание |
| гидратация | обломочная стадия |
| гидролиз | окисление |
| дезинтеграция зерен | первичные сульфиды |
| делювий | растворение |
| денудация | селективность |
| десквамация | сиаллитная стадия |
| железная шляпа | структурный элювий |
| зона вторичного обогащения | сфероидальное выветривание |
| коллювий | элювий |
Выветривание – процесс разрушения и изменения горных пород и минералов в приповерхностных условиях под воздействием физико-химических факторов атмосферы, гидросферы и биосферы. Термин «выветривание» не отражает существа процесса и прямого отношения к деятельности ветра не имеет.
Факторами выветривания являются:
1. Колебание температур (суточное, сезонное).
2. Химические агенты: O2, H2O, CO2.
3. Органические кислоты (ульминовая, гуминовая).
4. Жизнедеятельность организмов.
В зависимости от факторов, вызывающих выветривание, различают несколько видов:
Таблица 2
| тип | выветривание | ||
| класс | физическое | химическое | органическое |
| вид | температурное морозное кристаллизация солей | окисление растворение гидратация гидролиз | механическое разрушение разложение (химическое) образование органогенных соединений |
Физическое выветривание
Физическое выветривание пород происходит без изменения их химического состава. Порода просто дробится на обломки с постепенным уменьшением их размера вплоть до песка. Примером такого физического разрушения может служить температурное выветривание.
Температурное выветривание. Температурное выветривание происходит в результате резких колебаний температур, вызывающих неравномерное изменение объема горных пород и минералов. Периодическое нагревание и охлаждение пород при суточных и сезонных колебаниях температур приводит к образованию трещин и к распадению их на глыбы, которые, в свою очередь, подвергаются дальнейшему измельчению. Чем резче колебания температур, тем интенсивнее проявляется физическое выветривание; и наоборот: в условиях мягкого климата механическое разрушение пород происходит крайне замедленно. Наиболее активно температурное выветривание проявляется в пустынях, полупустынях и высокогорных областях, где горные породы очень сильно нагреваются и расширяются днем, охлаждаются и сжимаются ночью. Интенсивность и результаты выветривания определяются также составом, структурой и цветом породы: полиминеральные породы будут разрушаться быстрее, чем мономинеральные. Этому значительно способствует анизотропия и неодинаковые коэффициенты расширения главнейших породообразующих минералов. Например, коэффициент объемного расширения кварца в два раза больше, чем у ортоклаза.
Глубина температурного выветривания при суточных колебаниях температур составляет не более 50 см, а при сезонных колебаниях – несколько метров.
Частными случаями температурного выветривания являются процессы десквамации (шелушения), сфероидального выветривания и дезинтеграции зерен.
Десквамация – это отделение от гладкой поверхности скал чешуек или толстых пластин параллельно поверхности породы при ее нагревании и охлаждении независимо от текстуры, структуры и состава породы (рис. 20).
При сфероидальном выветривании первоначально угловатые, разбитые трещинами блоки пород в результате выветривания приобретают округлую форму.
Дезинтеграция зерен – ослабление межзерновых связей и отделение зерен грубозернистых пород, в результате чего порода рассыпается. При этом образуется дресва или песок, состоящие из не связанных между собой зерен различных минералов. Дезинтеграция зерен происходит всюду, где обнажаются крупнозернистые породы.
Другим видом физического выветривания является морозное выветривание, при котором породы разрушаются под действием замерзающей воды, проникающей в поры и трещины. При замерзании воды объем льда увеличивается на 9%, что создает значительное давление в горных породах. Таким образом, легко дробятся породы с высокой пористостью, например песчаники, а также сильно трещиноватые породы, в которых трещины расширяются ледяными клиньями. Наиболее интенсивно морозное выветривание протекает в зонах, где среднегодовая температура приближается 00С. Это зона тундры, а также в горных районах – на уровне снеговой линии.
Кристаллизация солей – образование и рост кристаллов в пустотах и трещинах – способствует разрушению пород, подобно действию ледяных клиньев.
Продукты физического выветривания. В результате физического выветривания на поверхности образуются угловатые обломки, которые в зависимости от своего размера подразделяются на: глыбы – (> 20 см); щебень – (20–1 см); дресву – (1–0.2 см); песок – (2–0.1 мм); алеврит – (0.1–0.01 мм); пелит – (< 0.01 мм). Скопление этих продуктов приводит к формированию рыхлых осадочных горных пород.
Химическое выветривание
При химическом выветривании разрушение горных пород происходит с изменением их химического состава главным образом под воздействием кислорода, углекислого газа и воды, а также активных органических веществ, содержащихся в атмосфере и гидросфере.
Главными реакциями химического выветривания являются окисление, гидратация, растворение и гидролиз.
Окисление – это переход элемента с низкой валентностью в высоковалентное за счет присоединения кислорода. Особенно быстро окислению подвергаются сульфиды, некоторые слюды и другие темноцветные минералы. В результате образуются оксиды и гидроокиси, например:
Fe++S2 + nH2O + mO2 ® Fe++SO4 ® Fe2+++ (SO4)3 ® Fe+++(OH)3 ® H2SO4
| пирит | сульфат | сульфат | гидроокись | 
| ||
| закиси | окиси | трехвалентного | ||||
| железа | железа | железа | в р–р |
Гетит (мало H2O)
Fe(OH)3 ® Fe2O3 ´ nH2O
Лимонит (много H2O)
Лимонит – это самая устойчивая форма существования железа в поверхностных условиях. Все ржавые пленки и ржаво-бурая окраска пород обусловлены присутствием гидроокислов железа. Так как железо постоянно входит в химический состав многих породообразующих минералов, значит, при химическом выветривании этих минералов Fe++ перейдет в Fe+++, т.е. лимонит. Окисляется не только Fe, но и другие металлы.
В условиях недостатка кислорода протекает процесс восстановления, при котором металлы с высокой валентностью переходят в соединения с более низкой валентностью. Подобный процесс наиболее ярко протекает в зонах окисления сульфидных месторождений (рис.21).
Выше уровня грунтовых вод располагается зона обогащения O2, и в ней интенсивно протекают процессы окисления. В результате этого сульфиды металлов переходят в сульфаты, которые хорошо растворимы и вместе с водой перемещаются вниз, ниже уровня грунтовых вод, в зону, обедненную кислородом. В этой зоне сульфаты восстанавливаются и переходят во вторичные сульфиды, в результате чего возникает зона богатых руд (зона вторичного обогащения). На поверхности же рудного тела в результате окисления и выщелачивания образуется так называемая железная шляпа, которая представляет собой каркас кварца, пропитанного лимонитом. Процессы окисления и восстановления можно представить в виде схемы:
| Первичные сульфиды Ме |  окисление
| Сульфаты Ме | восстановление
| Вторичные сульфиды Ме |
Гидратация – это химическое присоединение воды к минералам горных пород с образованием новых минералов (гидросиликатов и гидроокислов) с другими свойствами.
Fe2O3 + nH2O ® Fe2O3 ´ nH2O
гематит лимонит
CaSO4 + 2H2O ® CaSO4 ´ 2H2O
ангидрит гипс
превращение ангидрита в гипс всегда сопровождается значительным увеличением объема породы, что приводит к механическому разрушению всей гипсо-ангидритовой толщи.
Растворение – способность молекул одного вещества распространяться вследствие диффузии в другом веществе. Оно происходит с различной скоростью для разных пород и минералов. Наибольшей растворимостью обладают хлориды (галит NaCl, сильвин KCl и др.). Менее растворимы сульфаты, карбонаты.
Гидролиз – наиболее важный процесс химического выветривания, т.к. путем гидролиза разрушаются силикаты и алюмосиликаты, которые слагают половину объема внешней части континентальной коры.
Гидролиз – это обменное разложение вещества под влиянием гидролитической диссоциации воды, которое сопровождается разрушением одних и образованием других минералов. Наиболее характереный пример гидролиза – это гидролиз полевых шпатов:
K[AlSi3O8 ] + nH2O + CO2 ® K2CO3 + Al4[Si4O10](OH)8 + SiO2 ´ nH2O
ортоклаз в раствор каолинит опал
Дальнейший гидролиз каолинита приводит к его разложению и образованию латерита: Al4[Si4O10](OH)8 ® H2Al2O4 + SiO2 ´nH2O.
латерит
Интенсивность процесса гидролиза, которому сопутствуют растворение и гидратация, зависит от климатических условий: в умеренном климате гидролиз протекает до стадии образования гидрослюд; во влажном теплом климате – до стадии образования каолинита; в субтропическом климате – до стадии образования латерита. Таким образом при гидролизе разрушаются силикаты, алюмосиликаты; на их месте накапливаются глинистые минералы, а за счет вытеснения катионов образуются свободные окислы и гидроокислы алюминия, железа, кремния, марганца.
В целом обобщенную схему гидролиза минералов можно представить в виде последовательных преобразований:
| Полевые шпаты | 
| гидрослюды | 
| каолинит | 
| латерит |  Al2O3
Fe2O3
SiO2
| nH2O | ||||||
| Оливин Роговая обманка Пироксен | 
| Монтмориллонит m{Mg3[Si4O10][OH]2´p(Al,Fe)2[Si4O10][OH]2}´nH2O Бейделлит Al2[Si4O10][OH]2´nH2O | 
| Латерит | ||||||||||
Латериты являются ценными рудами на алюминий. При перемыве латеритной коры выветривания и переотложении гидроокислов алюминия формируются месторождения бокситов.
Стадии химического выветривания. В соответствии с приведенной последовательностью гидролиза выделяются 4 стадии химического выветривания:
1. Обломочная, при которой породы превращаются в рыхлые продукты физического выветривания;
2. Сиаллитная (обызвесткованного элювия), когда начинается разложение силикатов, сопровождаемое удалением хлора, серы, и обогащение пород карбонатами;
3. Кислая сиаллитная стадия глин, когда продолжается разложение силикатов и происходит отщепление и вынос оснований (Ca, Mg, Na,K), а также образование каолиновых глин на кислых породах и нонтронитовых – на основных;
4. Аллитная, завершающая стадия химического выветривания, на которой идет дальнейшее разложение минералов (отщепляются и выносятся окислы и гидроокислы алюминия и железа и образуются гетит, гидрогетит и гиббсит, гидраргиллит).