Классификация изверженных горных пород

Введение

Изверженные (магматические) горные породы образуются в результате застывания и кристаллизации магмы или лавы. Они составляют около 95% объёма земной коры и являются первичными горными породами.

Магматические породы образуются в различных условиях:

Внутри земной коры — при медленном остывании магмы на глубине
На поверхности — при быстром застывании лавы
На промежуточных глубинах — в жилах и дайках

Классификация магматических пород основана на нескольких важнейших критериях, включая условия образования, химический и минеральный состав. Международная система классификации IUGS (International Union of Geological Sciences) является стандартом для систематизации изверженных пород.

Основы классификации

Главные критерии классификации

1. Глубина образования

Определяет условия кристаллизации и размер зёрен минералов

2. Химический состав

Содержание SiO₂ (кремнезёма) — основной показатель

3. Минеральный состав

Соотношение породообразующих минералов

4. Щёлочность

Содержание Na₂O + K₂O (оксидов натрия и калия)

Три главных класса пород

Плутонические (интрузивные)

Глубинные породы, полная кристаллизация

Гипабиссальные (полуглубинные)

Промежуточный тип, жильные породы

Вулканические (эффузивные)

Излившиеся породы, быстрое остывание

Классификация по глубине образования

Плутонические (интрузивные)

Условия образования: На больших глубинах (несколько километров) при медленном остывании магмы

Структура: Полнокристаллическая, крупнозернистая

Размер зёрен: > 5 мм (хорошо видны невооружённым глазом)

Примеры пород:

Гранит — наиболее распространённая плутоническая порода
Диорит — серый, средний состав
Габбро — тёмный, основной состав
Перидотит — ультраосновной, богат оливином

Гипабиссальные (полуглубинные)

Условия образования: На средних глубинах в жилах, дайках и силлах

Структура: Порфировая (вкрапленники в мелкозернистой массе)

Размер зёрен: 2-5 мм в основной массе, крупные вкрапленники

Примеры пород:

Гранит-порфир — порфировая разновидность гранита
Диорит-порфирит — полуглубинный аналог диорита
Диабаз — полнокристаллическая основная порода

Вулканические (эффузивные)

Условия образования: На поверхности Земли при быстром остывании лавы

Структура: Мелкозернистая, порфировая, стекловатая

Размер зёрен: < 2 мм, часто микроскопические

Примеры пород:

Риолит — вулканический аналог гранита
Андезит — вулканический аналог диорита
Базальт — наиболее распространённая вулканическая порода
Обсидиан — вулканическое стекло

Классификация по химическому составу

Основной критерий — содержание SiO₂ (диоксида кремния)

Ультраосновные (ультрамафические)

SiO₂ < 45%

Цвет: Тёмно-зелёный, чёрный

Основные минералы: Оливин, пироксены

Свойства: Очень тяжёлые, тёмные породы, бедны кремнезёмом

Плутонические

Дунит (>90% оливина)
Перидотит (оливин + пироксен)
Пироксенит (преобладают пироксены)

Вулканические

Пикрит

Ультраосновные породы часто связаны с месторождениями хрома, платины и алмазов

Основные (мафические)

SiO₂ 45-52%

Цвет: Тёмно-серый, чёрный

Основные минералы: Плагиоклаз, пироксен, оливин, амфибол

Свойства: Тяжёлые тёмные породы

Плутонические

Габбро (плагиоклаз + пироксен)

Гипабиссальные

Диабаз
Габбро-порфирит

Вулканические

Базальт (самая распространённая вулканическая порода)

Базальтовые лавы очень подвижны и образуют обширные покровы

Средние

SiO₂ 52-65%

Цвет: Серый

Основные минералы: Плагиоклаз, роговая обманка, биотит, пироксен

Свойства: Промежуточные по цвету и плотности

Плутонические

Диорит (без кварца)
Сиенит (щелочной полевой шпат)

Гипабиссальные

Диорит-порфирит
Сиенит-порфир

Вулканические

Андезит
Трахит

Андезиты характерны для зон субдукции (например, Анды)

Кислые (фельзические)

SiO₂ > 65%

Цвет: Светлый (белый, розовый, серый)

Основные минералы: Кварц, K-полевой шпат, плагиоклаз, биотит

Свойства: Лёгкие, светлые породы, богаты кремнезёмом

Плутонические

Гранит (самая распространённая плутоническая порода)
Гранодиорит

Гипабиссальные

Гранит-порфир

Вулканические

Риолит
Дацит

Граниты образуют ядра континентов и горных массивов

Щелочные

SiO₂ 50-55%, высокое Na₂O+K₂O

Цвет: Серый, розовый, зелёный

Основные минералы: Нефелин, щелочной полевой шпат, щелочные пироксены

Свойства: Недосыщены кремнезёмом, содержат фельдшпатоиды

Плутонические

Нефелиновый сиенит

Вулканические

Фонолит

Щелочные породы встречаются редко, связаны со специфическими тектоническими условиями

Диаграммы классификации

QAPF диаграмма (для плутонических пород)

Используется для классификации плутонических пород с содержанием цветных минералов (M) менее 90%

Компоненты диаграммы:

Q (Quartz) — Кварц
A (Alkali feldspar) — Щелочной полевой шпат (ортоклаз, микроклин)
P (Plagioclase) — Плагиоклаз
F (Feldspathoid) — Фельдшпатоиды (нефелин, лейцит)

Принцип работы:

Диаграмма представляет собой двойной треугольник. Положение породы определяется процентным соотношением минералов Q, A, P, F (пересчитанным на 100%).

Основные поля диаграммы:

Поле гранитов: Q 20-60%, A > P

Поле гранодиоритов: Q 20-60%, P > A

Поле сиенитов: Q 0-20%, A > P

Поле диоритов: Q 0-20%, P > A

Поле габбро: Q = 0, P > 90%

Поле фельдшпатоидных пород: F > 0, Q = 0

Важно: Кварц и фельдшпатоиды не могут присутствовать вместе в одной породе

TAS диаграмма (для вулканических пород)

Total Alkali-Silica диаграмма — основной инструмент классификации вулканических пород

Оси диаграммы:

Ось X: Содержание SiO₂ (в весовых процентах)
Ось Y: Сумма щелочей Na₂O + K₂O (в весовых процентах)

Основные поля диаграммы:

Пикробазальт: SiO₂ < 45%

Базальт: SiO₂ 45-52%, низкие щёлочи

Базальтовый андезит: SiO₂ 52-57%

Андезит: SiO₂ 57-63%

Дацит: SiO₂ 63-69%

Риолит: SiO₂ > 69%

Трахит: SiO₂ 57-63%, высокие щёлочи

Фонолит: SiO₂ 52-57%, очень высокие щёлочи

Граница щёлочности:

Диаграмма содержит линию, разделяющую субщелочные и щелочные серии. Породы выше линии — щелочные, ниже — субщелочные (толеитовые).

Применение: TAS диаграмма применяется для химически проанализированных образцов вулканических пород

Структуры и текстуры

Структуры

Характеризуют степень кристалличности и размер зёрен минералов

По степени кристалличности:

Полнокристаллическая (голокристаллическая)

Порода полностью состоит из кристаллов

Типична для: Плутонические породы

Неполнокристаллическая (гипокристаллическая)

Содержит кристаллы и стекло

Типична для: Вулканические породы

Стекловатая (гиалиновая)

Преобладает вулканическое стекло

Типична для: Быстро остывшие вулканические породы

По размеру зёрен:

Крупнозернистая > 5 мм

Среднезернистая 2-5 мм

Мелкозернистая < 2 мм

Скрытокристаллическая Микроскопические

Афанитовая Неразличимы невооружённым глазом

Специальные структуры:

Порфировая

Крупные вкрапленники (фенокристаллы) в мелкозернистой или стекловатой основной массе

Типична для: Вулканические и гипабиссальные породы

Порфировидная

Крупные кристаллы в крупнозернистой основной массе

Типична для: Плутонические породы

Офитовая

Лейсты (удлинённые кристаллы) плагиоклаза, окружённые пироксеном

Типична для: Основные породы (базальты, диабазы)

Пегматитовая

Очень крупнозернистая структура (кристаллы > 3 см)

Типична для: Поздние дифференциаты гранитов

Текстуры

Характеризуют пространственное расположение и взаимоотношение минералов

Массивная

Однородное, равномерное распределение минералов по всему объёму породы

Наиболее распространённая текстура

Флюидальная (потокообразная)

Вытянутое, потокообразное расположение минералов, вызванное течением лавы

Характерна для вулканических пород

Пористая (везикулярная)

Наличие многочисленных пор от газовых пузырей

Образуется при дегазации лавы

Миндалекаменная (амигдалоидальная)

Поры заполнены вторичными минералами (кальцит, кварц, цеолиты)

Результат гидротермальных процессов

Шлировая

Наличие неправильных полосчатых выделений (шлиров) минералов другого состава

Результат неполного смешивания магм

Полосчатая (такситовая)

Чередование полос различного минерального состава

Образуется при расслоении магмы

Основные типы пород

Ультраосновные породы

Дунит

Плутонический

Минеральный состав: Оливин > 90%

Цвет: Тёмно-зелёный

Структура: Крупнозернистая

Особенности: Очень тяжёлая порода, богата магнием. Часто содержит хромит.

Перидотит

Плутонический

Минеральный состав: Оливин (40-90%) + пироксен

Цвет: Зелёный, чёрно-зелёный

Структура: Средне- и крупнозернистая

Особенности: Главная порода верхней мантии. Связан с месторождениями хрома, платины, алмазов.

Пикрит

Вулканический

Минеральный состав: Оливин + пироксен + стекло

Цвет: Чёрный, тёмно-зелёный

Структура: Порфировая

Особенности: Редкая вулканическая порода. Образуется при высоких температурах.

Основные породы

Габбро

Плутонический

Минеральный состав: Основной плагиоклаз (50-70%) + пироксен (клинопироксен) ± оливин

Цвет: Тёмно-серый, чёрный, иногда с зеленоватым оттенком

Структура: Средне- и крупнозернистая, часто офитовая

Особенности: Плотная, тяжёлая порода. Используется как облицовочный и строительный материал.

Диабаз

Гипабиссальный

Минеральный состав: Плагиоклаз + пироксен ± оливин

Цвет: Зеленовато-серый, тёмно-серый

Структура: Мелко- и среднезернистая, офитовая

Особенности: Полнокристаллический аналог базальта. Образует дайки и силлы.

Базальт

Вулканический

Минеральный состав: Плагиоклаз + пироксен ± оливин + вулканическое стекло

Цвет: Чёрный, тёмно-серый

Структура: Мелкозернистая, порфировая, часто миндалекаменная

Особенности: Самая распространённая вулканическая порода. Образует обширные покровы (траппы). Базальтовые лавы очень подвижны.

Средние породы

Диорит

Плутонический

Минеральный состав: Плагиоклаз (65-75%) + роговая обманка + биотит ± пироксен

Цвет: Серый, тёмно-серый

Структура: Средне- и крупнозернистая

Особенности: Не содержит кварца. Используется как облицовочный материал.

Андезит

Вулканический

Минеральный состав: Плагиоклаз + роговая обманка + биотит ± пироксен

Цвет: Серый, тёмно-серый

Структура: Порфировая

Особенности: Характерен для зон субдукции. Назван в честь гор Анды. Лавы вязкие.

Сиенит

Плутонический

Минеральный состав: K-полевой шпат + плагиоклаз + роговая обманка + биотит

Цвет: Серый, розовый, красноватый

Структура: Средне- и крупнозернистая

Особенности: Не содержит или содержит мало кварца. Переходный тип к щелочным породам.

Трахит

Вулканический

Минеральный состав: Щелочной полевой шпат + плагиоклаз

Цвет: Светло-серый, желтоватый

Структура: Порфировая, флюидальная

Особенности: Шероховатая поверхность (греч. trachys — шероховатый).

Кислые породы

Гранит

Плутонический

Минеральный состав: Кварц (30-50%) + K-полевой шпат (ортоклаз, микроклин) + плагиоклаз + биотит ± мусковит

Цвет: Белый, розовый, серый, красный

Структура: Средне- и крупнозернистая

Особенности: Самая распространённая плутоническая порода. Образует ядра континентов. Широко используется в строительстве и облицовке.

Гранодиорит

Плутонический

Минеральный состав: Кварц (20-40%) + плагиоклаз > K-полевой шпат + биотит + роговая обманка

Цвет: Серый, розовато-серый

Структура: Средне- и крупнозернистая

Особенности: Промежуточная порода между гранитом и диоритом. Плагиоклаза больше, чем K-полевого шпата.

Риолит

Вулканический

Минеральный состав: Кварц + полевые шпаты + вулканическое стекло

Цвет: Светлый (белый, розовый, желтоватый)

Структура: Порфировая, стекловатая, флюидальная

Особенности: Вулканический аналог гранита. Лавы очень вязкие. Часто образует купола и игольчатые выступы.

Дацит

Вулканический

Минеральный состав: Плагиоклаз + кварц + биотит + роговая обманка

Цвет: Светло-серый

Структура: Порфировая

Особенности: Промежуточная порода между андезитом и риолитом. Назван по области Дакия (Румыния).

Щелочные породы

Нефелиновый сиенит

Плутонический

Минеральный состав: Нефелин (10-30%) + K-полевой шпат + щелочные пироксены

Цвет: Серый, розовый, зеленоватый

Структура: Средне- и крупнозернистая

Особенности: Не содержит кварца. Недосыщен кремнезёмом. Источник алюминия (нефелиновые руды).

Фонолит

Вулканический

Минеральный состав: Нефелин + щелочной полевой шпат + щелочные пироксены

Цвет: Серый, зеленоватый

Структура: Порфировая

Особенности: Вулканический аналог нефелинового сиенита. При ударе издаёт звонкий звук (греч. phone — звук).

Сравнительная таблица главных типов пород

Состав	SiO₂	Плутонические	Гипабиссальные	Вулканические	Цвет
Ультраосновные	< 45%	Дунит, Перидотит	—	Пикрит	Тёмно-зелёный, чёрный
Основные	45-52%	Габбро	Диабаз	Базальт	Чёрный, тёмно-серый
Средние	52-65%	Диорит, Сиенит	Диорит-порфирит	Андезит, Трахит	Серый
Кислые	> 65%	Гранит, Гранодиорит	Гранит-порфир	Риолит, Дацит	Светлый
Щелочные	50-55%	Нефелиновый сиенит	—	Фонолит	Серый, розовый