Как определить магматическую породу: подробное руководство
Магматические (или изверженные) породы образуются в результате застывания магмы (расплавленной горной породы, находящейся под землей) или лавы (расплавленной горной породы, излившейся на поверхность). Определение магматической породы может показаться сложным, но при внимательном рассмотрении ее характеристик, таких как текстура, состав и цвет, это вполне выполнимая задача. В этой статье мы подробно рассмотрим шаги, необходимые для идентификации магматических пород.
1. Основы магматических пород
Прежде чем приступить к определению, важно понимать основные принципы формирования и классификации магматических пород.
* Магма и лава: Магма находится под поверхностью Земли, а лава – это магма, излившаяся на поверхность. Охлаждение магмы под землей приводит к образованию интрузивных (глубинных) пород, а охлаждение лавы на поверхности – к образованию эффузивных (вулканических) пород.
* Текстура: Текстура породы описывает размер, форму и расположение минеральных зерен. Размер зерен напрямую связан со скоростью охлаждения. Медленное охлаждение (в глубине Земли) способствует образованию крупных зерен, а быстрое охлаждение (на поверхности) – мелких или аморфных.
* Состав: Минеральный состав породы определяет ее химические и физические свойства. Важные минералы, входящие в состав магматических пород, включают полевые шпаты (плагиоклаз, калиевый полевой шпат), кварц, пироксены, амфиболы, оливин и слюды.
* Цвет: Цвет породы является индикатором ее минерального состава. Светлые породы обычно богаты кремнеземом (кварц, полевые шпаты), а темные – магнием и железом (пироксены, амфиболы, оливин).
2. Необходимое оборудование
Для точной идентификации магматической породы вам понадобятся следующие инструменты:
* Лупа (10x или больше): Для детального рассмотрения минеральных зерен.
* Геологический молоток: Для скола свежей поверхности породы.
* Кислота (слабый раствор соляной кислоты): Для проверки наличия карбонатов (не всегда применимо для магматических пород, но может быть полезно для исключения осадочных пород).
* Цветовая таблица Munsell: Для объективной оценки цвета породы.
* Диаграмма классификации магматических пород: Для определения названия породы на основе ее характеристик.
* Защитные очки: Для защиты глаз при работе с молотком.
* Блокнот и ручка: Для записи наблюдений.
3. Этапы определения магматической породы
Теперь перейдем к пошаговому процессу идентификации магматической породы.
Шаг 1: Оценка текстуры
Текстура – один из важнейших параметров для определения типа магматической породы. Определите, какая из следующих текстур наиболее соответствует вашему образцу:
* Фанеритовая (крупнозернистая): Минеральные зерна видны невооруженным глазом. Это указывает на медленное охлаждение магмы в глубине Земли. Примеры: гранит, диорит, габбро.
* Афанитовая (мелкозернистая): Минеральные зерна слишком малы, чтобы их можно было различить невооруженным глазом. Это указывает на быстрое охлаждение лавы на поверхности. Примеры: базальт, риолит, андезит.
* Порфировая: Содержит крупные кристаллы (фенокристы), окруженные мелкозернистой матрицей. Это указывает на двухэтапное охлаждение: сначала медленное в глубине, затем быстрое на поверхности.
* Стекловатая: Порода состоит из стекла, без видимых кристаллов. Это указывает на чрезвычайно быстрое охлаждение. Пример: обсидиан.
* Пемзовая/Шлаковая: Порода очень пористая, с многочисленными пузырьками газа (везикулами). Образуется при быстром охлаждении лавы, насыщенной газами. Пемза обычно светлая, а шлак – темный.
* Пирокластическая: Состоит из фрагментов вулканического пепла, лапиллей (мелких камушков) и бомб. Образуется в результате взрывных извержений вулканов. Пример: туф.
Детальное описание текстур:
* Фанеритовая текстура: Эта текстура характерна для интрузивных пород, которые охлаждались медленно на больших глубинах. Медленное охлаждение позволило кристаллам вырасти до размеров, видимых невооруженным глазом. Необходимо обратить внимание на следующие характеристики:
* Равномернозернистая (эквигранулярная): Все зерна примерно одинакового размера.
* Неравномернозернистая (неэквигранулярная): Зерна имеют разные размеры.
* Панидиоморфная: Большинство зерен имеют хорошо сформированные кристаллические формы.
* Гипидиоморфная: Часть зерен имеет хорошо сформированные кристаллические формы, а часть – неправильную форму.
* Аллотриоморфная: Все зерна имеют неправильную форму.
* Афанитовая текстура: Эта текстура характерна для эффузивных пород, которые охлаждались быстро на поверхности. Быстрое охлаждение не позволило кристаллам вырасти до размеров, видимых невооруженным глазом. Для изучения этой текстуры требуется лупа. Важно обратить внимание на цвет матрицы и наличие вкрапленников (фенокристов), если они есть.
* Порфировая текстура: Эта текстура свидетельствует о двухэтапном охлаждении. Крупные кристаллы (фенокристы) формировались медленно в глубине, а затем порода была извергнута на поверхность, где быстро охладилась, образовав мелкозернистую или афанитовую матрицу. Важно описать минеральный состав фенокристов и матрицы, а также их относительное количество.
* Стекловатая текстура: Эта текстура возникает при чрезвычайно быстром охлаждении, когда атомы не успевают организоваться в кристаллическую структуру. Порода выглядит как стекло. Примером является обсидиан. Он часто имеет раковистый излом.
* Пемзовая и шлаковая текстуры: Эти текстуры характеризуются высокой пористостью из-за выхода газов во время извержения. Пемза обычно светлая и плавает в воде, а шлак – темный и более плотный.
* Пирокластическая текстура: Эта текстура характерна для пород, образованных в результате взрывных извержений. Они состоят из фрагментов различного размера (пепел, лапилли, бомбы), которые могут быть сцементированы вместе. Важно определить размер и состав фрагментов.
Шаг 2: Определение цвета
Цвет породы может дать важную информацию о ее составе. Используйте цветовую таблицу Munsell для более точного определения цвета. Различают следующие основные цветовые категории:
* Светлые породы (фельзические): Содержат много кремнезема (кварц, полевые шпаты) и мало магния и железа. Цвета: белый, светло-серый, розовый, кремовый. Примеры: гранит, риолит.
* Темные породы (мафические): Содержат мало кремнезема и много магния и железа (пироксены, амфиболы, оливин). Цвета: темно-серый, черный, темно-зеленый. Примеры: базальт, габбро.
* Породы среднего состава (интермедиатные): Содержат промежуточное количество кремнезема, магния и железа. Цвета: серый, серо-коричневый. Примеры: диорит, андезит.
* Ультрамафические породы: Содержат очень мало кремнезема и очень много магния и железа (оливин, пироксен). Цвета: темно-зеленый, оливковый. Пример: перидотит (обычно глубинные породы).
Влияние минералов на цвет породы:
* Кварц: Бесцветный или молочно-белый.
* Полевые шпаты (плагиоклаз): Белый, серый, иногда розоватый.
* Полевые шпаты (калиевый полевой шпат): Розовый, белый, кремовый.
* Пироксены: Темно-зеленые, черные.
* Амфиболы: Темно-зеленые, черные.
* Оливин: Оливково-зеленый.
* Слюды (биотит): Черная.
* Слюды (мусковит): Белая, серебристая.
Шаг 3: Определение минерального состава
Этот шаг требует использования лупы и, возможно, геологического молотка для скола свежей поверхности. Определите, какие минералы присутствуют в породе и в каком количестве. Это можно сделать визуально, основываясь на цвете, форме и блеске минералов. Для более точной идентификации можно использовать специализированные таблицы и определители минералов.
Основные минералы магматических пород:
* Кварц (SiO2): Стекловидный блеск, твердость 7 по шкале Мооса, бесцветный или молочно-белый, часто имеет неправильную форму.
* Полевые шпаты (плагиоклаз): Блеск стеклянный или перламутровый, твердость 6 по шкале Мооса, белый, серый, иногда розоватый, имеет параллельные полосы (двойникование).
* Полевые шпаты (калиевый полевой шпат): Блеск стеклянный, твердость 6 по шкале Мооса, розовый, белый, кремовый, часто имеет структуру пертитов (включения плагиоклаза).
* Пироксены (например, авгит, диопсид): Блеск стеклянный, твердость 5-6 по шкале Мооса, темно-зеленые, черные, призматические кристаллы.
* Амфиболы (например, роговая обманка): Блеск стеклянный, твердость 5-6 по шкале Мооса, темно-зеленые, черные, призматические кристаллы, обычно более удлиненные, чем пироксены.
* Оливин (Mg,Fe)2SiO4: Блеск стеклянный, твердость 6.5-7 по шкале Мооса, оливково-зеленый, зернистый агрегат.
* Слюды (биотит, мусковит): Блеск перламутровый, твердость 2.5-3 по шкале Мооса, биотит – черная, мусковит – белая или серебристая, легко расщепляются на тонкие листы.
Пример: Если вы видите породу с крупными зернами кварца, розового калиевого полевого шпата и белого плагиоклаза, это, скорее всего, гранит.
Шаг 4: Использование диаграммы классификации
После того, как вы определили текстуру и оценили минеральный состав, используйте диаграмму классификации магматических пород, чтобы определить название породы. Существуют разные диаграммы, в зависимости от типа породы (интрузивная или эффузивная) и ее состава. Некоторые распространенные диаграммы включают:
* Диаграмма QAPF: Используется для классификации интрузивных пород на основе процентного содержания кварца (Q), щелочного полевого шпата (A), плагиоклаза (P) и фельдшпатоидов (F).
* Диаграмма TAS (Total Alkali-Silica): Используется для классификации эффузивных пород на основе содержания щелочных элементов (Na2O + K2O) и кремнезема (SiO2).
Как использовать диаграмму QAPF:
1. Оцените процентное содержание кварца (Q), щелочного полевого шпата (A) и плагиоклаза (P) в вашей породе.
2. Найдите соответствующую область на диаграмме QAPF, которая соответствует этим процентным значениям.
3. Название породы указано в этой области диаграммы.
Как использовать диаграмму TAS:
1. Определите содержание щелочных элементов (Na2O + K2O) и кремнезема (SiO2) в вашей породе (это обычно делается с помощью химического анализа).
2. Найдите соответствующую область на диаграмме TAS, которая соответствует этим значениям.
3. Название породы указано в этой области диаграммы.
Шаг 5: Дополнительные тесты (опционально)
В некоторых случаях для более точной идентификации породы могут потребоваться дополнительные тесты.
* Тест на твердость: Используйте шкалу Мооса для определения твердости минералов в породе. Это может помочь в идентификации минералов, которые сложно различить визуально.
* Тест на кислотность: Нанесите слабый раствор соляной кислоты на породу. Если порода содержит карбонаты, она будет шипеть. Этот тест не всегда полезен для магматических пород, но может быть полезен для исключения осадочных пород.
* Петрографический анализ: Изучение тонкого шлифа породы под микроскопом. Это позволяет увидеть детали минерального состава и текстуры, которые не видны невооруженным глазом или с помощью лупы.
* Химический анализ: Определение химического состава породы с помощью лабораторных методов. Это наиболее точный способ идентификации породы, но требует специализированного оборудования и знаний.
4. Примеры идентификации магматических пород
Рассмотрим несколько примеров идентификации магматических пород на основе описанных выше шагов.
Пример 1:
* Текстура: Фанеритовая (крупнозернистая).
* Цвет: Светлый, розовый.
* Минеральный состав: Кварц, розовый калиевый полевой шпат, белый плагиоклаз, немного биотита.
* Вывод: Гранит.
Пример 2:
* Текстура: Афанитовая (мелкозернистая).
* Цвет: Темно-серый, почти черный.
* Минеральный состав: Невозможно определить невооруженным глазом.
* Дополнительная информация: Обычно встречается в вулканических областях.
* Вывод: Базальт.
Пример 3:
* Текстура: Порфировая.
* Цвет: Серый.
* Минеральный состав: Крупные кристаллы плагиоклаза в мелкозернистой матрице.
* Вывод: Андезит.
5. Распространенные ошибки при идентификации
При идентификации магматических пород часто возникают следующие ошибки:
* Неправильная оценка текстуры: Недостаточное увеличение при рассмотрении мелкозернистых пород.
* Неправильное определение цвета: Влияние освещения на восприятие цвета.
* Неправильная идентификация минералов: Схожие минералы с разными свойствами.
* Использование неподходящей диаграммы классификации: Использование диаграммы для интрузивных пород для идентификации эффузивных пород и наоборот.
* Поверхностное рассмотрение образца: Необходимо рассмотреть свежую поверхность породы.
6. Заключение
Идентификация магматических пород – это увлекательный процесс, который требует внимательности, терпения и базовых знаний о геологии. Следуя описанным выше шагам и используя необходимые инструменты, вы сможете с высокой точностью определить тип магматической породы. Помните, что практика – ключ к успеху. Чем больше образцов вы исследуете, тем лучше вы научитесь распознавать их характеристики и отличать одни породы от других. Не бойтесь обращаться к дополнительным ресурсам, таким как книги, статьи и онлайн-базы данных, для получения более подробной информации. Удачи в ваших геологических исследованиях!
7. Дополнительные ресурсы
* Книги по петрографии: “Petrology” by Francis, “Igneous and Metamorphic Petrology” by Best.
* Онлайн-базы данных минералов: Mindat.org.
* Университетские геологические сайты: Многие университеты предоставляют онлайн-ресурсы по идентификации горных пород и минералов.
Эта статья предоставляет всеобъемлющее руководство по идентификации магматических пород. Используйте его в качестве отправной точки для дальнейшего изучения геологии!