Лабораторна робота 6. МАГМАТИЧНІ ГІРСЬКІ ПОРОДИ

Мета заняття: ознайомити студентів з основними, найбільш поширеними магматичними породами, їх структурою, текстурою, хімічним і мінералогічним складом, застосування.

Завдання: в одержаних колекціях зразки магматичних порід розібрати за способом утворення, назвати і описати їх хімічні властивості і мінералогічний склад.

Обладнання і матеріали: колекція магматичних гірських порід.

Магматичні породи утворюються в умовах високої температури і високого тиску в процесі охолодження силікатних розчинів, що піднімаються з надр і називаються магмою і тому за походженням вони належать до первинних. Залежно від умов охолодження магми визначається характер гірських порід, що при цьому утворюються. При застиганні на великих глибинах у земній корі, де процес затвердіння відбувається дуже повільно, утворюються інтрузивні, або глибинні, породи. Якщо гірські породи утворюються з магми, що вилилася у вигляді лави на земну поверхню, їх називають ефузивними, або вулканічними (вилитими).

Крупнозерниста (кристалічна форма) структура властива глибинним породам, які кристалізуються досить повільно і тому окремі зерна (кристали) виростають до великих розмірів. Дрібнозерниста (кристалічна) структура притаманна породам напівглибинним, що утворюються в умовах швидшого охолодження магми.

Ефузивні породи, що утворилися в поверхневих умовах при швидкому охолодженні лави, мають склисту, приховано кристалічну (кристали або зерна неозброєним оком не помітні) або порфірову структуру (кристали окремих мінералів різко виділяються своїми великими розмірами на фоні загальної маси породи).

Хімічний та мінералогічний склад магматичних порід

При розгляді хімічного складу магматичних порід важливе значення має вміст в них кремнекислоти (SiO2), що й покладено в основу хімічної класифікації. За вмістом кремнекислоти всі магматичні породи поділяються на 4 групи:

Кислі породи – ті, в яких вміст SiO2 становить від 65-75 %. Вони характеризуються перевагою ортоклазу і кварцу та незначним вмістом залізисто-магнезіальних (темнозабарвлених) мінералів, світлим забарвленням і невеликою питомою масою (2,6-2,8). До кислих порід належать граніт, ліпарит, кварцовий порфірит, пегматит („письмовий граніт”).

Середні породи містять 52-65 % SiO2. Їм властиві також світле забарвлення і невелика питома маса. До їхнього складу входять ортоклаз слюди і близько 15% темнозабарвлених мінералів. До середніх порід належать сієніт, діорит, трахіт, андезит.

Основні породи містять від 40 до 52 % SiO2. Тут переважають залізисто-магнезіальні мінерали і олівін, з польових шпатів присутні плагіоклази. Для них характерне темне, іноді чорне забарвлення, велика питома маса (2,8-3,3). До групи основних порід належать габро, базальт.

Ультраосновні породи – це ті породи, в яких вміст SiO2 <40 %. Вони мають темно-зелене або чорне забарвлення, складаються з темнозабарвлених мінералів (авгіт, олівін, магнетит) і мають велику питому масу (3,0-3,4). До групи ультра - основних порід належать дуніт, перидотит, пірит.

Характеристика магматичних порід

Граніт – магматична глибинна порода ясно-сірого, жовтуватого, рожевого або червонуватого забарвлення, зумовленого забарвленням польового шпату. Структура в нього кристалічна або повнозерниста. Складається в основному з польового шпату (ортоклазу), кварцу, слюди (мусковіту або біотиту). Із темнозабарвлених мінералів в невеликій кількості присутня рогова обманка (5-10 %). Застосовується як будівельний матеріал, матеріал для облицювання, для пам’ятників тощо. З гранітом пов’язані родовища олова, золота, свинцю, міді, слюди, каоліну, флюориту.

Пегматит, або „письмовий граніт” - магматична жильна порода, світлого забарвлення (сірувата, біла, червонувата, залежно від кольору польових шпатів); структура грубозерниста, грубокристалічна або пегматитова. Складається з польового шпату з вкрапленнями кварцу. Залягає у вигляді жил. Використовується як облицювальний матеріал.

Ліпарит - магматична ефузивна порода, світлого забарвлення, ясно-сірого, жовтуватого, червонуватого. Це масивна порода з дрібними вкрапленнями зерен ортоклазу кварцу, польових шпатів, невеликої питомої маси. На поверхні землі утворює потоки, покриви. Застосовувати як будівельний матеріал, шляховий камінь.

2. Середні породи

Сієніт - глибинна магматична порода, структура повно кристалічна, рівномірно зерниста, інколи порфіроподібна, рожевого, червоного або ясно-сірого кольору. Складається в основному з польового шпату (ортоклазу). В невеликій кількості (до 15%) присутня також рогова обманка, авгіт, іноді біотит і кварц. Питома маса невелика (2,57-2,79). Залягає у вигляді штоків, лаколітів, дайок і використовується як будівельний матеріал, шляховий камінь.

Трахіт – виливна (ефузивна) магматична порода порфірової структури, пориста, ясного (червонуватого, буруватого, жовтуватого, сіруватого) забарвлення, невеликої питомої маси (2,40-2,71) з вкрапленнями невеликих зерен польових шпатів (білі, гладкі, блискучі зерна) і рідше рогової обманки, піроксену. Виступає у вигляді потоків, покривів, використовується як будівельний і кислототривкий матеріал.

Діорит – глибинна магматична порода середньозернистої або дрібнозернистої структури, масивної текстури, сірого, темно-сірого, зеленкувато-сірого кольору. Складається з польового шпату (альбіту, рогової обманки, авгіту, іноді біотиту). Вміст темнозабарвлених мінералів доходить до 25-30%. Питома маса 2,75-2,92. Зустрічається у вигляді штоків, дайків і використовується як будівельний матеріал. З діоритами пов’язані родовища заліза, цинку, свинцю, міді, іноді золота.

Андезит – виливна магматична порода порфірової будови, пориста, темно-сірого, зеленувато-сірого кольору. Присутні часті вкраплення блискучих зерен польового шпату, а також зерна рогової обманки, авгіту, біотиту. Питома маса середня (2,60-2,86). Зустрічається у вигляді потоків, покривів, куполів. Використовується як вогнетривкий і кислототривкий матеріал, як стіновий, шляховий і декоративний камінь.

3. Основні породи

Габро – глибинна магматична порода грубозернистої або середньозернистої будови, масивна, темно-зеленого або темно-сірого забарвлення. Складається з польового шпату (плагіоклази) і піроксену, рідше рогової обманки, магнетиту. Темнозабарвлені мінерали складають 50%. Питома маса дорівнює 2,76-3,27. Використовується як будівельний матеріал. Залягають у вигляді лаколітів, дайків.

Базальт – виливна магматична порода, прихованої кристалічної будови, масивна, темного, часто чорного забарвлення, з великою питомою масою (2,60-3,11), найпоширеніший ефузивний аналог габро. Мінералогічний склад такий, як габро, але помітний лише під мікроскопом. Залягає у вигляді потоків, покривів, куполів. Застосовується як будівельний матеріал, як електроізоляційний, кислототривкий та луготривкий вогнестійкий матеріал.

4. Ультраосновні породи

Перидотит – глибинна магматична порода середньозернистої, а часто дрібнозернистої будови, темно-зеленого або чорного кольору, великої питомої маси (2,94-3,37). Складається з олівіну, піроксену і часто магнетиту. Виступає у вигляді штоків, пластів і використовується як облицювальний матеріал, для виготовлення щебеню. З перидотитом пов’язані такі корисні копалини: хром, платина, нікель, мідь, залізо, титан, кобальт, азбест, тальк.

Дуніт – глибинна магматична порода дрібнозернистої будови, темно-зеленого або чорного кольору, з великою питомою масою (3,60). Складається в основному з олівіну. Застосовується як облицювальний матеріал.

Завдання: виписати в таблицю 5 магматичні породи за способом утворення і вмістом SiO2.

Класифікація магматичних порід

Спосіб утворення Структура За вмістом SiO2 кислі > 65% середні 52-65% основні 40-52% ультра- основні <40% Мінералогічний склад Ефузивний (виливний) Приховано кристалічна Жильний Кристалічна Інтрузивний (глибинний) Кристалічна

Питання для самоперевірки і контрольної роботи:

1. Що таке магматичні гірські породи?

2. Класифікація магматичних гірських порід.

3. Описати способи утворення магматичних гірських порід.

4. Дати характеристику структур, властивих магматичним

5. Описати зовнішні властивості кислих, середніх, основних і ультраосновних магматичних порід.

6. Чим відрізняються інтрузивні породи від ефузивних?

7. Форми залягання магматичних гірських порід.

Лабораторна робота 7. ОСАДОВІ ГІРСЬКІ ПОРОДИ

Мета заняття: ознайомити студентів з основними групами осадових гірських порід, їх способом утворення, структурою та текстурою, значенням як ґрунтотворних порід, застосуванням у народному господарстві.

Завдання: в одержаних колекціях розібрати зразки осадових гірських порід на групи відповідно до способу утворення, структури та текстури і описати їх.

Обладнання і матеріали: колекція осадових гірських порід.

Структуру осадових порід розрізняють за генетичними типами порід. У порід, які складаються з уламків, виділяють структури за розмірами уламків: псефітова, або грубоуламкова, розмір частинок понад 2 мм в діаметрі, псамітова, або піщана, - частинки від 2 мм до 0,05, алевритова або пилувата, розмір частинок від 0,05 до 0,005 мм, пелітова, або глиниста, - частинки менші за 0,005 мм. Для порід хімічного і органогенного походження структури розрізняють за розмірами кристалів або зерен, а також за складом організмів, що складають породу.

Однією з важливих ознак осадових порід є шаруватість, зумовлена зміною мінералогічного складу і розміру зерен. Шаруватість буває горизонтальна і коса. Перша вказує на те, що матеріал відкладався на значних площах, а друга – що матеріал відкладався в умовах повітряних і водних течій (еолова, річкова, озерна).

Мінералогічний склад дуже різноманітний. Поруч з первинними (кварц, польові шпати, слюди) в осадових породах дуже поширені вторинні мінерали – карбонати, гіпс, лімоніт, гематит, боксит, опал, глинисті мінерали.

Осадові породи поділяються на чотири генетичні групи: уламкові породи, глинисті породи, породи хімічного походження (хемогенні), органічні породи (органогенні).

Класифікація уламкових порід проводиться за розміром і формою уламків та ступенем їх зцементованості на розсипчасті і зцементовані (табл. 6).

Класифікація уламкових порід (за Л. Б. Рухіним, скорочена)

Групи гірських порід Розміри уламків, мм Назва порід пухкі зцементовані складені з обкатаних уламків складені з необката них уламків складені з обкатаних уламків складені з небоката них уламків Грубоуламкові породи (псефіти) >2мм Грубі 100 Валуни Брили Валунні конгломерати Брилові брекчії Середні 100-10 Галечники Щебінь Конгломерати Брекчії Дрібні 10-2 Гравій Жорства Піщані породи (псаміти) 2-0,5 мм Грубі 2-1 Піски грубозернисті Пісковики грубозернисті Середні 1-0,25 Піски середньозер­нисті Пісковики середньо- зернисті Дрібні 0,25-0,05 Піски дрібно- зерни­сті Пісковики дрібнозерни­сті Пилуваті породи (алеврити) 0,05-0,005 мм 0,05-0,005 Пил Лес

Глинисті породи – це тонко уламкові породи з перевагою частинок, менших 0,01 мм в діаметрі. Основними складовими мінералами є глинисті мінерали (мінерали групи каолініту, монтморилоніту, ілліту). Присутні також водні окисли кремнію, заліза, алюмінію, як аморфні, так і кристалічні кальцит, доломіт, гіпс. Крім вторинних, у глинах міститься деяка кількість первинних мінералів, таких як кварц, польові шпати, слюди. За кількістю складових мінералів поділяються на моно мінеральні (каолінові глини) і полімінеральні, що складаються з декількох мінералів.

В сухому стані глини є землисті або щільні. Щільні глини утворюють блискучу смужку, якщо їх поверхню потерти нігтем або пальцем. Всі глини пластичні. У вологому стані вони приймають, а потім довго зберігають надану форму. Пластичність пропадає в глині при сильному висушуванні або прокалюванні. Поглинаючи воду у великій кількості, глина стає липкою і набрякає, різко збільшуючись в об’ємі.

Забарвлення глини різне: сіре, жовте, буре, іноді червоне і зеленкувате. Малий розмір і пластичність частинок, що складають глини, зумовлюють їх погану водопроникність.

За способом утворення глини поділяються на:

1) залишкові (елювіальні), утворення яких зумовлене процесами фізичного і хімічного вивітрювання гірських порід на місці їх залягання;

2) перевідкладені, утворені при переносі глинистих частинок водою. Серед перевідкладених глин виділяють континентальні (озерні, алювіальні, делювіальні та ін.) і морські, що утворилися на різних глибинах в морських басейнах. Вони звичайно шаруваті.

Каолінові глини складаються майже з одного мінералу каолініту, світлого (білого, ясно-сірого, жовтуватого) кольору, м’які, жирні на дотик з шовковистим блиском на зломі. Каолінові глини дуже поширені в межах Українського кристалічного масиву (відомо понад 1000 родовищ). Вони використовуються у фарфорово-фаянсовій, паперовій, гумовій, хімічній промисловостях, а також для виготовлення вогнетривких та кислототривких виробів.

Монтморилонітові глини – в основному складаються з мінералів групи монтморилоніту. Ці глини мають високу адсорбційну здатність і використовуються для очищення нафтопродуктів, відбілювання тканин. До них належать і інші відбілю вальні глини, такі як кил, гумбрин, в’язкі бентонітові глини та ін. Вони голубуватого або зеленуватого кольору, масні на дотик, м’які, але твердіші за каолінові.

Полімінеральні глини – різного походження, дуже поширені в природі. До них відносяться різноманітні за кольором і властивостями глини льодовикового, озерного і морського походження, які є поширеними ґрунтотворними породами.

До групи глин належать аргіліти. Це щільні глини, утворені в результаті ущільнення, перекристалізації, дегідратації звичайних глин. Колір темний. Одною з різновидностей аргілітів є глинисті сланці.

Породи хімічного походження

Породи ці виникають у результаті різних хімічних процесів, а також життєдіяльності тваринних і рослинних організмів у водному середовищі і на поверхні суходолу (рідше). Ці дві великі групи порід розглядаються разом, оскільки вони пов’язані численними взаємними переходами і точний генезис при цьому встановити не завжди можливо. Найкраще класифікувати їх за хімічним складом:

3) сірчанокислі та галоїдні;

6) вуглецеві (горючі) копалини.

Вапняки – найбільш поширені карбонатні породи. Складаються в основному з кальциту з домішкою глини і піску. При збільшенні кількості глинистих домішок вапняки переходять в мергелі, а при збільшенні піску – в пісковикові вапняки і карбонатні пісковики.

Вапняки сильно реагують з розведеною соляною кислотою і, на відміну від мергелів, на їх поверхні не залишається брудної глинистої плями. За структурою вапняки бувають: щільні, пористі, оолітові, землисті, зернисті та ін. За походженням вапняки поділяються на органогенні і хімічні.

Органогенні вапняки – складені рештками різних організмів, помітних неозброєним оком, зцементованих, мають різне забарвлення (білі, червоні, жовті, зелені та інші). Органогенні вапняки класифікуються за групами організмів, зі скелетних решток яких вони складені (коралові, мшанкові, устричні, літотамнієві тощо). Різновидністю органогенних вапняків є крейда, білого кольору, складена мікроскопічно малими черепашками форамініфер та інших організмів.

Мергелі – досить поширені в Україні породи, які мають велике практичне значення як сировина в цементній промисловості. Мергелі – щільні, тверді або м’які породи, з раковистим зломом, різного забарвлення (білі, сірі, рожеві, зелені). Із соляною кислотою мергель бурхливо закипає, при чому краплина HCl залишає на поверхні породи брудну пляму (характерна ознака, за якою мергель відрізняється від вапняків).

Сірчанокислі та галоїдні породи

Сірчанокислі та галоїдні породи різняться за хімічним складом, але дуже близькі за умовами утворення. Основні представники – це гіпси, ангідрити, кам’яна сіль, калійні солі.

Гіпси – найбільш поширені сірчанокислі породи, зустрічаються у вигляді зернистих, волокнистих або суцільних мас, мають біле, ясно-сіре, а з домішками – різне забарвлення. У воді слабо розчинні, добре розчинні в слабих розчинах соляної кислоти. Зустрічаються у вигляді шарів і лінз серед глин, вапняків і кам’яної солі.

Ангідрити – безводні сульфати кальцію, за зовнішнім виглядом нагадують мармур. Колір голубуватий, білий, синюватий, рожевуватий. Утворюють суцільні або зернисті маси. Зустрічаються разом із гіпсом.

Кам’яна сіль – утворює значні поклади у вигляді зернисто-кристалічної або суцільної маси галіту. Чиста кам’яна сіль безколірна, а наявність домішок надає їй білого, голубого, червоного, сірого і навіть чорного забарвлення. Має солоний смак, добре розчинна у воді. Основні родовища: Солікамськ, Артемівський район, Солотвино на Закарпатті.

Сильвініт – калійна сіль, утворює великі поклади, складається із сильвініту, галіту, карналіту, через домішки має різне забарвлення. Добре розчиняється у воді. Широко застосовується як калійна агроруда та в хімічній промисловості. Основні родовища: Солікамськ, Калуш Івано-Франківської області.

До цієї групи належать породи органогенні та хімічні за походженням і органічні за складом. Це горючі корисні копалини, серед яких найважливіші – торф, сапропель, вугілля, горючі сланці, нафта, озокерит.

Торф – жовтувато-коричнева, бура або чорна маса, що складається із напіврозкладених рослинних решток – листя, стебел, коріння, деревини, моху і інших болотних рослин. Частково збагачена на гумінові кислоти у верхній частині, пухка, легко ріжеться лопатою. За походженням торфи поділяються на озерні й наземні, за типами боліт – низинні та верхові.

Торф низинних боліт характеризується високим ступенем розкладу, високою зольністю, має близьку до нейтральної реакцію, багатий на азот та інші елементи живлення.

Торф верхових боліт має низьку зольність, високу кислотність, низький ступінь розкладу, буре та ясно-буре забарвлення. Використовується як місцеве паливо та органічне добриво.

Найбільшу цінність мають низинні торфи, з яких виробляють компости.

Сапропель – аморфна органічна маса, збагачена білковими та жировими речовинами, різного забарвлення, м’яка, масна на дотик. Утворення сапропелю пов’язане з відмиранням планктону в прісноводних і слабосолоних озерах, де органічні залишки перемішувалися з донними відкладами. Сапропель використовується для одержання газу, коксу, смоли, а також як лікувальні грязі та органічна агро руда. Особливо цінне використання сапропелю як азотного добрива, 1 тонна аміачної селітри замінюється 4 тоннами сапропелю.

Викопне вугілля – складене матеріалом рослинного походження, що нагромаджується на дні мілководних водоймищ і в болотах, зокрема при творенні торфу. Далі цей матеріал піддавався складному хімічному процесові зміни, так званому обвугленню, в результаті чого органічна речовина поступово втрачала кисень і водень та збагачувалася вуглецем за схемою: деревина (50%С) - торф - буре вугілля (70%С) - кам’яне вугілля (82%С) - антрацит (95%С).

Буре вугілля – суцільна жовто-бура або чорна порода з матовим блиском, землистим зломом і бурою рискою. Вміст вуглецю 59-75%, води 15-60%. Після того як торфовище стає похованим під товщею осадів, підвищується тиск, починається ущільнення і дегідратація торфу, яка супроводжується повним розкладом рослинних решток і торф перетворюється у буре вугілля.

Кам’яне вугілля – тверда горюча осадова порода рослинного походження більшого ступеня вуглефікації, має чорне забарвлення, жирний блиск, чорну блискучу риску, злом раковистий, маже руки.

Антрацит – має найвищий ступень вуглефікації гумусового вугілля відрізняється від кам’яного вугілля великою твердістю, напівметалевим блиском, чорного кольору, з нерівним зломом (рук не забруднює).

Горючі сланці – мергелисті сланцеві породи, просочені вуглеводнями. Сухі зразки горять або тліють з виділенням бітумів. Горючі сланці використовуються як місцева горюча сировина, для добування газу та в хімічній промисловості.

Нафта – рідина від ясно-жовтого (легкі різновидності) до бурувато-чорного (важкі різновидності) кольору з характерним запахом, масляним блиском. Головними компонентами нафти є вуглець (85 %) і водень (12 %), малі кількості нафти на воді утворюють райдужні плівки.