Гранит
Linas JuozėnasПоделиться
Гранит: кристаллический каркас континентов
Гранит - это не один кристалл, а сцепленная горная порода, состоящая из кварца, щелочного полевого шпата, плагиоклаза, слюды, амфибола и небольшого количества акцессорных минералов. Он кристаллизуется из богатой кремнезёмом магмы на глубине, отражает рост и переработку континентальной коры, формирует горные хребты и батолиты, служит источником пегматитов и гидротермальных систем, а позднее выветривается с образованием останцов, куполов, россыпей валунов, глины и богатого кварцем песка. Каждое видимое зерно сохраняет часть этой долгой геологической последовательности.
Видимая мозаика гранита состоит из неправильных зёрен кварца, блочных полевых шпатов и более мелких тёмных чешуек или призматических кристаллов. Зёрна сцеплены, поскольку они кристаллизовались вместе внутри остывающего магматического тела.
Краткие факты
Гранит - это крупнозернистая плутоническая порода, а не отдельный минерал. Его состав определяется соотношениями кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза, а внешний вид изменяется под влиянием биотита, роговой обманки, мусковита, оксидов железа и небольшого, но научно важного набора акцессорных минералов.
| Признак | Типичное проявление | Почему это важно |
|---|---|---|
| Видимые кристаллы | Сцепленные зёрна, достаточно крупные, чтобы различать их невооружённым глазом или с помощью лупы. | Показывает, что кристаллизация происходила достаточно медленно на глубине, чтобы отдельные минеральные зёрна успели вырасти. |
| Светлая общая окраска | Белый, серебристо-серый, кремовый, бледно-розовый, лососевый или светло-коричневый, обычно с вкраплениями тёмных минералов. | Отражает высокую долю кварца и полевых шпатов по сравнению с мафическими минералами. |
| Неодинаковая твёрдость минералов | Твёрдость кварца по шкале Мооса составляет 7, полевых шпатов - около 6, а слюды и изменённые зоны мягче. | Гранит не обладает одинаковой твёрдостью и характеристиками полировки по всему объёму. |
| Низкая первичная пористость | Свежий гранит обычно плотный, хотя микротрещины и изменения минералов могут повышать водопоглощение. | Определяет выветривание, образование пятен, требования к герметизации и долговечность сооружений. |
| Трещиноватый массив горных пород | Крупные выходы пород разделены вертикальными, горизонтальными или изогнутыми трещинами. | Система трещин определяет облик утёсов и куполов, размеры блоков в карьерах, движение грунтовых вод и устойчивость склонов. |
Что считается гранитом?
В повседневной речи гранит часто означает любой твёрдый, заметно кристаллический, пятнистый камень. В геологической терминологии значение уже. Гранит — это плутоническая порода, содержащая значительное количество кварца и оба основных семейства полевых шпатов: щелочные полевые шпаты и плагиоклаз.
Формальная классификация использует относительные пропорции кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза, обычно обозначаемых Q, A и P. После нормализации этих трёх компонентов породы в строгом поле гранита содержат примерно 20–60% кварца, а доля щелочного полевого шпата составляет около 35–90% от общего количества полевых шпатов. Это поле включает монцогранит и сиеногранит.
Гранитоид — это более широкая собирательная категория. Она включает гранит, гранодиорит, тоналит, щелочно-полевошпатовый гранит и несколько родственных крупнозернистых пород, содержащих кварц. Гора, батолит или коммерческая плита, которую в обиходе называют гранитом, могут содержать более одного гранитоида.
Терминология рынка декоративного камня ещё шире. Материалы, продаваемые как гранит, с геологической точки зрения могут быть гранодиоритом, кварцевым монцонитом, гнейсом, анортозитом, габбро, долеритом или другой прочной кристаллической породой. В торговой практике приоритет отдают внешнему виду, полировке и эксплуатационным характеристикам, а не классификации QAPF.
Геологический гранит
Богатая кварцем плутоническая порода, классифицируемая по измеренным пропорциям минералов, текстуре и полевым взаимоотношениям.
Гранитоид
Собирательный термин для нескольких светлоокрашенных крупнозернистых интрузивных пород, содержащих кварц.
Коммерческий гранит
Категория облицовочного камня, которая может включать геологически различные породы, способные принимать долговечную полировку.
Минералогия и гранитная мозаика
Свежая поверхность гранита представляет собой карту минералов. Кварц заполняет неправильные пространства, полевые шпаты образуют более массивные зёрна, а тёмные слюды или амфиболы заполняют меньшие промежутки. Акцессорные зёрна могут быть крошечными, но именно они несут значительную часть сведений о возрасте породы, содержании микроэлементов, магнитных и радиоактивных свойствах.
- Кварц Бесцветный, дымчатый, бледно-серый, голубовато-серый или стекловидный. Не имеет спайности и обычно заполняет неправильные интерстициальные пространства.
- Щелочной полевой шпат Кремовый, бледно-розовый, лососевый, кирпично-красный или белый. Ортоклаз и микроклин обычно имеют две системы спайности, близкие к 90 градусам.
- Плагиоклаз От белого до светло-серого цвета, иногда зеленоватый при изменении. На подходящей поверхности спайности могут проявляться тонкие параллельные штрихи.
- Биотит и мусковит Биотит образует буро-чёрные эластичные чешуйки; мусковит образует светлые серебристые пластинки в более сильно пералюминиевых гранитах.
- Роговая обманка Тёмно-зелёные или чёрные призматические зёрна со спайностью амфибола. Часто встречаются во многих гранитоидах, связанных с островными дугами.
- Акцессорные и вторичные минералы Могут присутствовать циркон, апатит, титанит, алланит, монацит, магнетит, ильменит, турмалин, гранат, хлорит, эпидот и оксиды железа.
| Минерал | Внешний вид в образце | Диагностические признаки | Геологическая информация |
|---|---|---|---|
| Кварц | Стекловидные серые или бесцветные неправильные участки без четких блочных очертаний. | Твердость по Моосу 7, спайность отсутствует, излом раковистый. | Указывает на богатый кремнеземом расплав и обычно кристаллизуется сравнительно поздно в составе основной минеральной ассоциации. |
| Щелочной полевой шпат | Розовые, кремовые, белые или красные блочные зерна; местами очень крупные вкрапленники. | Две спайности под углами около 90 градусов; может быть заметна пертитовая полосчатость. | Его содержание отличает гранит от гранодиорита и тоналита, в которых преобладает плагиоклаз. |
| Плагиоклаз | Белые или серые зерна, обычно более мутные, чем кварц. | Две спайности; могут наблюдаться тонкие параллельные штрихи двойников альбита. | Зональность и изменения сохраняют сведения об изменяющейся химии магмы и более поздних флюидов. |
| Биотит | Черные или коричневые блестящие чешуйки, расщепляющиеся на гибкие листочки. | Совершенная базальная спайность и меньшая по сравнению с кварцем и полевым шпатом твердость. | Фиксирует содержание воды, железа, магния и фтора, а также условия давления и температуры. |
| Роговая обманка | Темно-зеленые или черные удлиненные зерна либо компактные призмы. | Две спайности под углами около 60 и 120 градусов. | Распространен в водосодержащих магмах с промежуточной щелочностью и во многих гранитоидах континентальных дуг. |
| Циркон | Обычно слишком мал, чтобы идентифицировать его без увеличения или отделения от породы. | Чрезвычайно устойчив и способен сохранять информацию о возрасте, полученную методом уран-свинцового датирования. | Фиксирует возраст кристаллизации, унаследованную древнюю кору и изотопные свидетельства источников магмы. |
Гранит и его ближайшие родственники
Гранитные породы постепенно переходят одна в другую. Основное изменение названия происходит по мере замещения щелочного полевого шпата плагиоклазом или уменьшения количества кварца.
- Гранит с щелочным полевым шпатом Богатая кварцем порода, в которой почти весь полевой шпат представлен щелочным полевым шпатом.
- Сиеногранит Гранит с заметно большим количеством щелочного полевого шпата, чем плагиоклаза; часто розового или лососевого оттенка.
- Монцогранит Гранит с более сбалансированной смесью щелочного полевого шпата и плагиоклаза.
- Гранодиорит Гранитоид с кварцем, в котором плагиоклаз преобладает над щелочным полевым шпатом.
- Тоналит Богатый кварцем гранитоид, в котором полевой шпат почти полностью представлен плагиоклазом.
| Порода | Ключевое различие состава | Типичный вид образца в ручном образце |
|---|---|---|
| Гранит | Значительное количество кварца в сочетании с калиевым полевым шпатом и плагиоклазом. | Светлая взаимосвязанная мозаика, обычно розовая, белая или серая, с темными вкраплениями. |
| Гранодиорит | В составе полевых шпатов преобладает плагиоклаз. | Часто более серый и более «соль с перцем», чем розовый гранит. |
| Тоналит | Кварц присутствует, но почти весь полевой шпат представлен плагиоклазом. | Обычно от светло-серого до средне-серого цвета, часто с роговой обманкой или биотитом. |
| Кварцевый монцонит | Сбалансированное соотношение полевых шпатов, но кварца меньше, чем в граните. | Без тщательной оценки модального состава может выглядеть почти идентично. |
| Сиенит | Преимущественно полевой шпат, кварц отсутствует или присутствует в небольшом количестве. | Зернистый, часто розовый, но без обильных участков стекловидного кварца. |
| Диорит | Промежуточный состав с обилием плагиоклаза и темноцветных минералов, обычно с небольшим количеством кварца. | Классическая чёрно-белая «соль с перцем» текстура. |
| Габбро | Мафический состав с преобладанием богатого кальцием плагиоклаза и пироксена. | Тёмный, плотный и, как правило, без видимого кварца. |
| Риолит | В целом сходный фельзитовый химический состав, но охлаждавшийся на поверхности или вблизи неё. | Мелкозернистый, порфировый, полосчатый по течению или стекловатый, а не крупнокристаллический. |
| Гранитный гнейс | Гранитный материал, перестроенный в ходе метаморфической деформации. | Минералы выстраиваются или разделяются, образуя фолиацию и полосы разного состава. |
Как формируется гранит
Гранит формируется в ходе связанной последовательности плавления, отделения, подъёма, накопления, кристаллизации, концентрации флюидов, поднятия и эрозии. Разные граниты вступают в эту последовательность, начиная с разных исходных материалов.
Исходные породы начинают плавиться
Тепло от магм мантийного происхождения, утолщение коры, декомпрессия, вода или радиогенное тепловыделение могут вызывать частичное плавление континентальной коры или её основания.
Богатый кремнезёмом расплав отделяется и поднимается
Расплав перемещается по границам зёрен, разломам и трещинам, унося растворённую воду и редкие элементы от источника.
Магма накапливается в земной коре
Повторяющиеся внедрения формируют камеры, штоки, плутоны и батолиты. Новая магма может смешиваться с более древней магмой или захватывать окружающую породу.
Кристаллы срастаются при охлаждении
Полевые шпаты, кварц, слюды, амфиболы и акцессорные минералы растут одновременно. Их окончательный размер зёрен отражает зарождение кристаллов, скорость роста, содержание воды и историю охлаждения.
Остаточный расплав и флюиды концентрируются
Вода, бор, фтор, литий, бериллий, фосфор и несовместимые элементы обогащаются в поздних расплавах, пегматитах, аплитах и гидротермальных жилах.
Поднятие и эрозия обнажают плутон
Порода, однажды закристаллизовавшаяся на километровой глубине, может стать горной стеной, стенкой карьера, речным валуном, песчаной почвой или полированным архитектурным камнем.
Тектонические обстановки и семейства гранитов
Граниты встречаются в континентальных дугах, коллизионных поясах, рифтах, посторогенных областях и внутриплитных провинциях. Минералогия и химический состав помогают реконструировать источник и тектоническую обстановку, хотя ни одна категория не охватывает все природные системы.
| Широкая группа | Обычный источник или обстановка | Типичные признаки | Интерпретационная осторожность |
|---|---|---|---|
| I-тип гранитоидов | Обычно происходят из магматических протолитов или коры, испытавшей влияние мантии, в континентальных дугах. | Роговая обманка и биотит распространены; породы часто относятся к металюминозным или слабоперalюминозным. | Многие дуговые плутоны имеют смешанную коровую и мантийную историю, а не один чистый источник. |
| S-тип гранитов | Частичное плавление коры, богатой осадочным материалом, особенно во время континентальной коллизии и утолщения коры. | Могут присутствовать мусковит, гранат, кордиерит, турмалин или алюмосиликаты; составы обычно перalюминозные. | Минеральные ассоциации изменяются в зависимости от состава источника, давления, содержания воды и степени плавления. |
| A-тип гранитов | Обстановки растяжения, посторогенные или внутриплитные обстановки, часто связанные с более горячими и относительно сухими магмами. | Могут быть обогащены щелочами и железом, а также отдельными высокозарядными и редкоземельными элементами. | Категория включает несколько петрогенетических путей и не должна рассматриваться как происходящая из одного источника. |
| M-тип гранитоидов | Магмы, более непосредственно происходящие из мантии, особенно в океанических или молодых дуговых обстановках. | Сравнительно редки в континентальных гранитных комплексах. | Взаимодействие с корой может быстро изменить первоначально мантийный расплав. |
| Смешанные и гибридные гранитоиды | Смешение магм, ассимиляция, повторное внедрение и частичное плавление нескольких исходных пород. | Ксенолиты, текстуры неравновесия, зональные минералы, контрастные дайки и сложные изотопные характеристики. | Многие крупные батолиты представляют собой композитные системы, сформированные в результате повторных магматических импульсов. |
Континентальные дуги
Субдукция привносит воду и тепло в мантийно-коровую систему. Повторяющееся магмообразование может формировать огромные гранитоидные батолиты вдоль континентальных окраин.
Коллизионные пояса
Утолщенная континентальная кора нагревается настолько, что начинает плавиться, образуя граниты, которые могут содержать мусковит, гранат, турмалин или кордиерит.
Рифты и внутриплитные области
Растяжение земной коры и прогрев мантии могут формировать щелочные гранитные комплексы, обогащенные микроэлементами, далеко от зон активной субдукции.
Текстуры, структуры и летопись остывания
Текстура описывает размер и форму зерен, их ориентировку и срастание. Она может показать, кристаллизовалась ли магма равномерно, поступали ли новые порции расплава, концентрировался ли расплав, обогащенный летучими компонентами, смешивалась ли магма с контрастным расплавом или порода деформировалась после затвердевания.
Равнозернистая фанеритовая структура
Большинство зерен имеют примерно одинаковый диапазон размеров. Порода может быть мелко-, средне- или крупнозернистой, оставаясь при этом повсеместно заметно кристаллической.
Порфировидная структура
Крупные фенокристы полевого шпата находятся в более крупной кристаллической основной массе, что указывает на несколько стадий или скоростей роста кристаллов.
Графическое срастание
Кварц и щелочной полевой шпат срастаются, образуя угловатые структуры, напоминающие письмена и возникающие при одновременной кристаллизации.
Рапакиви-текстура
Округлые кристаллы щелочного полевого шпата окружены плагиоклазом, образуя характерные кольцевидные овальные структуры в некоторых протерозойских и более молодых гранитных комплексах.
Мафические ксенолиты
Темные мелкозернистые включения могут представлять собой более горячую мафическую магму, внедрившуюся в более холодную кислую магму до завершения кристаллизации.
Ксенолиты
Фрагменты более древней вмещающей породы заключены внутри интрузии, сохраняя свидетельства ассимиляции и контактового метаморфизма.
Миаролитовые пустоты
Открытые полости, выстланные хорошо сформированными кристаллами, развиваются там, где богатый летучими компонентами расплав или флюид оставляет пространство для свободного роста граней кристаллов.
Аплит и пегматит
Мелкозернистый светлый аплит и чрезвычайно крупнозернистый пегматит могут пересекать основной гранит в виде поздних даек, жил или неправильных тел.
Магматическая или тектоническая фолиация
Ориентированные кристаллы полевого шпата и тёмные минералы могут фиксировать течение магмы, региональную деформацию или более поздние деформационные процессы. Выраженная рекристаллизованная полосчатость сближает породу с гнейсом.
Физические и оптические свойства композитной горной породы
Свойства гранита представляют собой усреднённые характеристики минерального агрегата. Размер зёрен, соотношение минералов, выветривание, микротрещины, фолиация и содержание жил могут существенно менять эксплуатационные характеристики от одного блока или обнажения к другому.
| Свойство | Типичное проявление гранита | Интерпретация |
|---|---|---|
| Состав | Кварц и полевые шпаты с меньшими примесями слюды, амфибола и акцессорных минералов. | Для всей породы не существует фиксированной химической формулы. |
| Кристаллические системы | Сосуществуют несколько систем: тригональная у кварца, моноклинная или триклинная у полевых шпатов и слюд, а также несколько структур акцессорных минералов. | Гранит не имеет единой для всей породы кристаллической системы. |
| Твёрдость | Твёрдость кварца по шкале Мооса составляет 7, полевого шпата - около 6, роговой обманки - около 5–6, а слюда значительно мягче. | Полировка и износ могут быть неравномерными там, где мягкая слюда или изменённый полевой шпат соседствуют с твёрдым кварцем. |
| Плотность | Обычно около 2,6–2,75 г/см³. | Более высокая доля мафических и богатых железом минералов обычно увеличивает плотность. |
| Пористость | Обычно низкая у свежей породы, но повышается из-за трещин, изменения по границам зёрен и выветривания. | Определяет водопоглощение, образование пятен, морозостойкость и необходимость герметизации полированной поверхности. |
| Спайность | Общей для всей породы спайности нет; зёрна полевого шпата и слюды сохраняют собственные направления спайности. | Разрушение происходит по трещинам, жилам, зонам изменения, границам зёрен или вдоль ориентированных слабых минералов. |
| Излом | На уровне горной породы - неровный, зернистый или блочный. | Свежие сколы отчётливее обнажают блеск отдельных минералов, чем выветрелые поверхности. |
| Блеск | Смешанный: стеклянный блеск кварца, перламутровый блеск спайности полевого шпата, отражающий блеск слюды и тусклый блеск изменённых зёрен. | Знакомый гранитный блеск представляет собой совокупное отражение, а не одно оптическое явление. |
| Оптические характеристики | Каждый минерал имеет собственные показатели преломления, двупреломление, цвет и плеохроизм. | Микроскопия тонких шлифов разделяет оптические характеристики, скрытые в образце горной породы. |
| Магнитный отклик | Зависит от содержания магнетита и других железосодержащих минералов. | Некоторые граниты слабо притягиваются сильным магнитом или содержат магнитные акцессорные зёрна; другие практически немагнитны. |
| Реакция с кислотой | Свежие кварц и полевой шпат не дают видимой реакции с выделением газа в разбавленной кислоте. | Любое шипение обычно возникает из-за трещин, заполненных кальцитом, карбонатного изменения или сопутствующей породы. |
| Термическое поведение | Отдельные минералы при нагревании расширяются по-разному. | Многократные циклы нагревания и охлаждения могут расширять микротрещины, особенно вокруг крупных зёрен кварца и на открытых краях. |
Определение в полевых условиях
Гранит лучше всего определять на свежей поверхности: распознавать кварц, по возможности различать два семейства полевых шпатов, оценивать состав тёмных минералов и определять, взаимосвязаны ли зёрна или ориентированы.
Подтвердите наличие видимых взаимосвязанных зёрен
Гранит имеет фанеритовую структуру. Если порода выглядит преимущественно однородной и мелкозернистой, рассмотрите риолит, фельзит, сварную туфовую породу или изменённую вулканическую породу.
Найдите кварц
Ищите стекловидные серые, дымчатые или бесцветные зёрна с неровными границами и без заметной спайности.
Различите полевые шпаты
Щелочной полевой шпат обычно розовый или кремовый и может демонстрировать пертит; плагиоклаз обычно белый или серый и может иметь параллельную штриховку двойникования.
Осмотрите тёмные зёрна
Пластинчатые блестящие зёрна указывают на биотит; вытянутые зелёно-чёрные зёрна с характерной спайностью амфибола указывают на роговую обманку.
Проверьте сланцеватость и полосчатость
Сильная ориентировка или чередующиеся светлые и тёмные слои могут указывать на гнейс, мигматит или деформированный гранитоид, а не на недеформированный гранит.
Используйте контекст
Контактные зоны, дайки, включения, трещины, поверхности карьеров, сопутствующие метаморфические породы и региональные карты могут быть более показательными, чем отдельный обломок.
| Возможный двойник | Почему он похож на гранит | Полезное различие |
|---|---|---|
| Гранодиорит | Крупнозернистая светлая кварцсодержащая интрузивная порода. | Плагиоклаз явно преобладает над щелочным полевым шпатом, часто придавая породе более серый вид. |
| Диорит | Крупнозернистая структура «соль с перцем» с полевым шпатом и тёмными минералами. | Обычно содержит значительно меньше кварца и большую долю тёмных минералов. |
| Габбро | Крупнозернистая взаимосвязанная магматическая структура. | Тёмный мафический состав, обычно с пироксеном и небольшим количеством кварца или без него. |
| Сиенит | Крупнозернистая порода, обычно богатая розовым или светлым полевым шпатом. | Содержит мало кварца или не содержит его вовсе. |
| Гнейс | Может содержать те же минералы: кварц, полевой шпат и слюду. | Демонстрирует ориентировку минералов, сланцеватость или композиционную полосчатость, возникшие в результате метаморфизма. |
| Кварцит | Твёрдый, светлый, богатый кварцем и устойчивый. | Состоит главным образом из сросшихся зёрен кварца и не имеет заметной мозаики из полевого шпата и слюды. |
| Мрамор | Светлый кристаллический вид. | Состоит преимущественно из карбонатных минералов, обычно реагирует с разбавленной кислотой и не содержит заметных зёрен стекловидного кварца. |
| Коммерческий «чёрный гранит» | Полированный прочный облицовочный камень, продаваемый в категории гранита. | Часто геологически это габбро, долерит, анортозит или другая тёмная кристаллическая порода. |
Гранит под микроскопом
В шлифе кажущаяся простой крапчатая порода превращается в летопись роста кристаллов, химического состава магмы, деформации, охлаждения и изменения под воздействием флюидов.
Кварц
Бесцветный, с низким рельефом в проходящем свете и низкими интерференционными цветами первого порядка в скрещенных полярах. Волнистое погасание фиксирует деформацию, а субзёрна и перекристаллизованные края указывают на деформацию.
Плагиоклаз
Полисинтетическое альбитовое двойникование образует повторяющиеся светлые и тёмные полосы в скрещенных полярах. Зональность состава и серицитизация могут сохранять признаки изменений во время роста и последующего движения флюидов.
Щелочной полевой шпат
Микроклин может демонстрировать решётчатое двойникование, тогда как пертит представлен обогащёнными альбитом ламелями или участками, распавшимися внутри калиевого полевого шпата при охлаждении.
Биотит
При вращении предметного столика проявляется сильный коричневый, зеленовато-коричневый или красноватый плеохроизм. Могут быть видны спайность, цирконовые ореолы, хлоритизация и распад твёрдого раствора оксидов.
Роговая обманка
Зелёно-коричневый до коричневого плеохроизм, более высокий рельеф и спайность амфибола отличают его от биотита и пироксена.
Акцессорные зёрна
Циркон, апатит, титанит, алланит, монацит, магнетит, ильменит, турмалин и гранат могут присутствовать в небольших, но геохимически важных количествах.
| Микроскопическая текстура | Внешний вид | Возможная интерпретация |
|---|---|---|
| Гипидиоморфно-зернистая текстура | Смесь частично хорошо огранённых и неправильных взаимно сросшихся зёрен. | Типичная кристаллизация минералов, конкурирующих за пространство в остывающей плутонической магме. |
| Пертит | Тонкие или крупные срастания, обогащённые альбитом, внутри щелочного полевого шпата. | Распад твёрдого раствора при охлаждении ранее более однородного высокотемпературного полевого шпата. |
| Мирмекит | Червеобразные срастания кварца в плагиоклазе рядом со щелочным полевым шпатом. | Замещение, распад твёрдого раствора, деформация или сопряжённая реакция на границах зёрен. |
| Графическая текстура | Геометрические стержни или клинья кварца, взаимно сросшиеся с полевым шпатом. | Одновременная поздняя кристаллизация кварца и полевого шпата. |
| Реакционные каймы | Один минерал, частично окружённый другой минеральной ассоциацией. | Изменение химического состава магмы, давления, температуры, степени окисления или условий флюида. |
| Катакластические или перекристаллизованные зоны | Раздробленные зёрна, цементная текстура, субзёрна и новый мелкозернистый кварц. | Деформация после кристаллизации вдоль разломов, зон сдвига или региональных тектонических структур. |
В ручном образце гранит представляет собой мозаику. Под скрещенными поляризаторами эта мозаика превращается в последовательность: рост, распад твёрдого раствора, замещение, деформация, трещинообразование и перекристаллизация проявляются в разных слоях одной и той же породы.
Выветривание, почвы и гранитные ландшафты
Гранит долговечен в масштабах человеческой жизни, но химически неустойчив на земной поверхности. Вода, кислород, изменения температуры, корни, соли, снятие напряжений и сила тяжести постепенно разделяют его взаимно сросшиеся зёрна.
Полевой шпат превращается в глину
Гидролиз разрушает полевой шпат до глинистых минералов, высвобождая растворённые кремнезём, калий, натрий и кальций в грунтовые воды.
Кварц превращается в песок
Кварц эффективнее противостоит химическому выветриванию, чем полевой шпат, и накапливается в виде устойчивых песчинок после распада породы.
Окисляются темноцветные минералы
Биотит и амфибол изменяются в хлорит, глинистые минералы, оксиды железа и другие вторичные минералы, образуя бурые пятна и ослабленные границы зёрен.
Формируется грус
Глубоко выветрелый гранит может рассыпаться в рыхлый угловатый щебень, сохраняя исходные очертания кристаллов и рисунок трещин.
Появляются ядровые глыбы и торы
Выветривание наиболее быстро проникает вдоль трещин, округляя защищённые блоки под землёй. Позднее эрозия удаляет более мягкую матрицу и обнажает глыбы или нагромождённые торы.
Экфолиация формирует купола
Изогнутые трещины отдельности развиваются у поверхности под воздействием региональных напряжений, разгрузки, температурных эффектов и выветривания. Плиты отделяются параллельно поверхности обнажения.
| Форма рельефа или материал | Процесс формирования | Видимые признаки |
|---|---|---|
| Грус | Зернистое разрушение после изменения полевого шпата и слюды ослабляет границы зёрен. | Рыхлый зернистый осадок, содержащий кварц, обломки полевого шпата и глину. |
| Экфолиационный купол | Изогнутые трещины отдельности раскрываются и выветриваются у обнажённой поверхности породы. | Округлые монолитные холмы со слоями, отслаивающимися параллельно склону. |
| Тор | Глубокое выветривание, контролируемое трещинами, с последующим удалением разложившегося гранита. | Нагромождения или башни устойчивых блоков на поверхности возвышенности. |
| Инзельберг или борнхардт | Дифференциальная эрозия оставляет устойчивый гранитный массив, возвышающийся над окружающей местностью. | Крупный изолированный купол или холм с крутыми склонами, сложенный коренной породой. |
| Ледниковая отполированная поверхность | Движущийся лёд истирает и полирует обнажённую гранитную коренную породу. | Гладкие поверхности, борозды, штрихи и формы бараньих лбов. |
| Скала, контролируемая трещинами | Вертикальные и горизонтальные трещины направляют отделение блоков под воздействием льда, воды и силы тяжести. | Отвесные стены, прямоугольные уступы, трещины и отдельные блоки. |
Гранит, циркон и глубокое время
Мелкие акцессорные кристаллы превращают гранит в один из наиболее точных геологических архивов роста континентов, переработки коры, сборки магмы, деформации и поднятия.
Уран-свинцовое датирование циркона
Циркон обычно включает уран при кристаллизации, почти не принимая первичный свинец. Измерение изотопов родительского и дочернего элементов позволяет с высокой точностью установить время кристаллизации.
Унаследованные ядра циркона
Новый гранит может содержать фрагменты циркона, унаследованные от более древних исходных пород. Их возраст показывает, какая кора существовала до формирования магмы.
Повторяющиеся магматические импульсы
Батолит может содержать плутоны, внедрявшиеся на протяжении миллионов лет, а не одну камеру, застывшую в определённый момент. Зональный циркон может сохранять несколько эпизодов роста.
Изотопные индикаторы
Изотопы гафния, кислорода, стронция, неодима и свинца помогают отличить ювенильное поступление мантийного материала от переработки древнего континентального материала.
| Минерал или метод | Сохраняемая информация | Обычное применение |
|---|---|---|
| U-Pb датирование циркона | Возраст кристаллизации, унаследованные ядра, метаморфические разрастания и история потери свинца. | Определение возрастов внедрения и унаследованного материала пород-источников. |
| U-Th-Pb в монаците | Рост при плавлении, кристаллизации и метаморфических реакциях. | Датирование пералюминиевых гранитов и связанного с ними метаморфизма. |
| U-Pb в титаните | Кристаллизация, охлаждение и гидротермальная перекристаллизация. | Связывание внедрения плутона с более поздними термическими или флюидными событиями. |
| Ar-системы биотита или полевого шпата | Охлаждение до условий закрытия при более низких температурах. | Реконструкция охлаждения и поднятия после кристаллизации. |
| Изотопы всей породы и минералов | Характер источника, пребывание в коре, контаминация и смешение магм. | Проверка моделей формирования и рециклинга континентальной коры. |
Пегматиты, гидротермальные флюиды и месторождения полезных ископаемых
На заключительных стадиях гранитного магматизма могут концентрироваться вода и элементы, которые плохо входят в состав ранних полевого шпата, кварца, слюды или амфибола. Эти поздние флюиды и расплавы образуют одни из крупнейших кристаллов и наиболее разнообразных минеральных ассоциаций, связанных с гранитом.
Пегматиты
Чрезвычайно крупнозернистые тела, состоящие преимущественно из кварца, полевого шпата и слюды. Некоторые содержат берилл, турмалин, сподумен, топаз, гранат, фосфатные минералы, тантал-ниобиевые минералы или редкоземельные фазы.
Аплиты
Светлые мелкозернистые дайки, образованные из эволюционировавшего кремнекислого расплава. Их малый размер кристаллов резко контрастирует с соседним пегматитом.
Миаролитовые пустоты
Пустоты в мелкозалегающих гранитах или пегматитах создают открытое пространство для хорошо огранённых кристаллов кварца, полевого шпата, слюды, флюорита, топаза и других минералов.
Гидротермальные жилы
Водонасыщенные флюиды покидают кристаллизующуюся интрузию и осаждают кварц, флюорит, турмалин, сульфиды, карбонаты и минералы изменения в окружающих трещинах.
Контактный метаморфизм
Тепло и флюиды превращают близлежащие сланцы, известняки, доломиты и вулканические породы в роговики, мрамор, скарн и минерализованные реакционные зоны.
Рудные ассоциации
Некоторые гранитные системы связаны с оловом, вольфрамом, молибденом, литием, танталом, ураном, редкоземельными элементами, медью и другими видами минерализации. Ассоциация зависит от химического состава источника и эволюции флюидов.
| Материал или зона | Текстура | Распространённые минералы | Геологическое значение |
|---|---|---|---|
| Простой пегматит | Очень крупнозернистая кварц-полевошпат-слюдяная порода. | Микроклин, альбит, кварц, мусковит, биотит. | Поздний расплав, обогащённый летучими компонентами и характеризующийся повышенной подвижностью элементов. |
| Редкоэлементный пегматит | Зональное, крупнозернистое, местами с пустотами и разнообразным минеральным составом. | Сподумен, лепидолит, берилл, турмалин, топаз, фосфаты, тантал-ниобиевые минералы. | Сильная химическая фракционированность и концентрация несовместимых элементов. |
| Аплит | Мелкозернистая, светлая, сахаристая текстура. | Кварц и полевые шпаты с небольшим содержанием темноцветных минералов. | Эволюционировавший кремнекислый расплав, кристаллизовавшийся при обильном зародышеобразовании. |
| Грейзен | Микокварцсодержащая замена гранита вблизи трещин или куполов. | Кварц, мусковит, топаз, флюорит, турмалин, касситерит, вольфрамит. | Интенсивное позднее гидротермальное изменение, часто в олово-вольфрамовых системах. |
| Скарн | Крупнозернистая кальций-силикатная замещающая порода у карбонатных вмещающих пород. | Гранат, пироксен, эпидот, везувиан, волластонит, сульфиды. | Химический обмен между интрузивными флюидами и известняком или доломитом. |
Гранитные ландшафты и классические регионы
Знаменитые гранитные ландшафты редко создаются одним лишь составом пород. Форма плутона, трещиноватость, поднятие, оледенение, климат и выветривание определяют, станет ли гранитное тело гладким куполом, вертикальной стеной, полем торов, альпийской вершиной или обширной пустошью.
| Регион | Геологический контекст | Геологическое значение |
|---|---|---|
| Йосемити и Сьерра-Невада, США | Составной батолит, включающий гранит, гранодиорит, тоналит и родственные гранитоиды. | Ледниковая эрозия, пластовые трещины и вертикальные системы трещин создали отполированные купола и огромные стены. |
| Район Пайкс-Пик, Колорадо | Выдающийся розовый гранит мезопротерозойского возраста с ассоциированными пегматитами. | Известен пегматитовыми системами с крупными кристаллами полевого шпата, дымчатого кварца, амазонита, флюорита и берилла. |
| Корнуоллский батолит, юго-западная Англия | Многочисленные гранитные плутоны, залегающие под Дартмуром, Бодмин-Муром, Лендс-Эндом и прилегающими регионами. | Сформировал классические торы и способствовал важной гидротермальной минерализации, связанной с оловом, вольфрамом и медью. |
| Стоун-Маунтин, Джорджия | Крупное тело кварцевого монцонита, обычно называемое в обиходе гранитом. | Демонстрирует изогнутые поверхности отдельности и иллюстрирует различие между торговой или ландшафтной терминологией и строгой классификацией горных пород. |
| Торрес-дель-Пайне, Чили | Молодой гранитный интрузивный комплекс, внедрившийся в более древние осадочные породы. | Ледниковая эрозия обнажила резкие контакты, светлые интрузивные башни и выразительные соотношения темных пород над светлыми. |
| Массив Монблан, Европейские Альпы | Гранит и метаморфический фундамент, поднятые во время альпийского горообразования. | Высокие уступы, ледниковая обработка, трещины и альпийские минеральные жилы обнажают на поверхности породы глубинной земной коры. |
| Регион Асуана, Египет | Древние карьеры в розовых и красных гранитных породах. | Поставлялся как монументальный камень для обелисков, архитектурных элементов, сосудов и скульптур, демонстрируя раннюю добычу и транспортировку камня в крупных масштабах. |
Гранит в архитектуре, инженерном деле и повседневной жизни
Гранит сочетает прочность на сжатие, низкую пористость, устойчивость к истиранию, визуальное разнообразие и способность принимать различные виды поверхностной обработки. Эти качества сделали его важным материалом для памятников, зданий, мощения, бордюров, мостов, ступеней, скульптур, столешниц и щебня.
Облицовочный камень
Крупные блоки из карьера распиливают на плиты, плитку, ступени, колонны, облицовку, тротуарную плитку и памятники. Качество блока зависит от расстояния между трещинами, скрытых разломов, степени изменения и текстуры зерен.
Полированные поверхности
Полировка усиливает цвет полевого шпата, проясняет кварц и создаёт сильный контраст с тёмными минералами. В некоторых плитах для заполнения небольших углублений или трещин может использоваться смола.
Хонингованная, термообработанная и текстурированная отделка
Хонингование смягчает отражение; термообработка создаёт шероховатую поверхность с сопротивлением скольжению благодаря различному тепловому расширению; бучардирование и пескоструйная обработка создают дополнительные архитектурные текстуры.
Памятники и скульптура
Долговечность гранита позволяет использовать его для уличных мемориалов и крупных резных форм, хотя неоднородная твёрдость минералов требует больше усилий, чем резьба по мрамору или известняку.
Заполнитель
Дроблёная гранитная порода используется в бетоне, асфальте, основании дорог, железнодорожном балласте, дренаже и ландшафтном дизайне, если местные инженерные свойства подходят для этого.
Историческая каменная кладка
Древние и более поздние строители использовали природные трещины, обработку молотком, огонь, клинья, абразивы и полировку для формирования гранитного камня задолго до появления современных алмазных пил.
| Отделка | Характер поверхности | Типичный эффект |
|---|---|---|
| Полированная | Гладкая, сильно отражающая поверхность. | Максимально усиливает насыщенность цвета, контраст зёрен и кажущуюся глубину. |
| Хонингованная | Гладкая, но матовая или слабо блестящая поверхность. | Создаёт более спокойный вид и уменьшает резкие отражения. |
| Термообработанная | Шероховатая кристаллическая поверхность, созданная контролируемой термической обработкой. | Повышает сцепление на открытом воздухе и подчёркивает минеральную текстуру. |
| Бучардированная | Равномерно покрытая углублениями механическая текстура. | Создаёт прочную архитектурную отделку с высокой устойчивостью к скольжению. |
| Кожаная или брашированная | Текстурированная поверхность с низким блеском, повторяющая минеральную структуру. | Сохраняет тактильное разнообразие, уменьшая при этом зеркальный блеск. |
| Естественный скол | Неровная поверхность, повторяющая стыки, границы зёрен или карьерные трещины. | Сохраняет более геологичный вид стен, ступеней и ландшафтного камня. |
Уход, очистка и сохранение
Гранит долговечен, но обработанные поверхности, стыки, заполненные смолой участки, изменённые зёрна, тонкие края и включённые минералы могут быть более чувствительными, чем сама свежая порода.
Полированный интерьерный камень
Протирайте мягкой тканью, тёплой водой и нейтральным pH-средством для ухода за камнем или мягким мылом. Удаляйте масло и сильно окрашенные вещества до того, как они надолго останутся на поверхности.
Кислоты и щелочные чистящие средства
Гранит более устойчив к кислотам, чем мрамор, но сильные кислоты и агрессивные щелочные средства могут повредить полировку, смолу, герметики, изменённый полевой шпат, металлические минералы и расположенный рядом раствор для швов.
Тепло и ударные воздействия
Используйте подставки под очень горячую посуду. Сосредоточенное тепло и удар по краю могут расширить скрытые микротрещины, даже если минералы устойчивы к царапинам.
Герметизация
Герметизация требуется не всегда. Необходимость зависит от впитываемости, отделки, трещин, смолы, условий использования и рекомендаций изготовителя, а не только от цвета камня.
Гранит на открытом воздухе
Не допускайте засорения дренажа и по возможности избегайте противогололёдных солей. Вода, циклы замораживания и оттаивания, биологические наросты, ржавеющие крепления и кристаллизация солей используют трещины и поры.
Геологические образцы
Удаляйте пыль мягкой щёткой или ручной воздуходувкой. Проводите краткую очистку мягким мылом только в том случае, если на образце нет хрупкого покрытия, растворимого жильного минерала, нестабильной матрицы, этикетки или старого клея.
| Риск | Возможный эффект | Профилактический подход |
|---|---|---|
| Абразивный порошок или грубая губка | Утрата полировки, помутнение кварца, появление царапин на смоле и неравномерное отражение. | Используйте мягкие салфетки и неабразивные средства, безопасные для камня. |
| Сильная кислота или щёлочь | Травление сопутствующих минералов, повреждение герметика, изменение цвета или разрушение затирки. | Используйте нейтральные средства и незамедлительно смывайте случайные загрязнения. |
| Сосредоточенный нагрев | Термическое напряжение, изменение цвета смолы и расширение микротрещин. | Используйте подставки и избегайте прямого пламени или резких перепадов температуры. |
| Удар по краю | Сколы у вырезов под мойку, на углах, у отверстий, ступеней или тонких выступов. | Защищайте уязвимые края и избегайте сосредоточенных точечных нагрузок. |
| Застой воды на открытом воздухе | Расширение при циклах замораживания и оттаивания, биологические загрязнения и перемещение солей. | Обеспечивайте отвод воды и при необходимости ремонтируйте открытые трещины. |
| Утраченное происхождение | Утрата геологического, архитектурного или исторического контекста. | Сохраняйте записи о местонахождении, карьере, здании, отделке, обработке и реставрации. |
Символическое и рефлексивное значение
У гранита нет единой древней символической системы, общей для разных культур. В современном рефлексивном использовании его геологические свойства поддерживают темы основания, коллективной прочности, непрерывности, постепенного формирования и взаимосвязи долговечности и изменений.
Основание
Гранит формируется глубоко в земной коре и часто становится структурным ядром гор. Он может символизировать внимание к тому, что должно быть устойчивым до начала заметной работы.
Коллективная прочность
Ни одно отдельное зерно не является гранитом. Прочность возникает благодаря взаимному сцеплению минералов разной формы в единую целостную структуру.
Постепенное формирование
Видимые зёрна гранита свидетельствуют о длительном росте внутри остывающей системы, а не о мгновенном поверхностном событии.
Границы и трещины
Даже прочная порода формируется трещинами. Гранит может символизировать важность признания структурных ограничений до того, как напряжение превратит их в разрушение.
Выветривание и обновление
Полевой шпат превращается в глину, кварц - в песок, а массивная порода - в почву. Долговечность и преобразование не являются противоположностями.
Широкая перспектива
Циркон, поднятие земной коры, эрозия, добыча камня и архитектура помещают одну породу в несколько совершенно разных временных масштабов.
Практики осмысления
В этих упражнениях зернистая структура, трещины и длительная геологическая история гранита служат основой для практического осмысления.
План взаимосвязанных зёрен
- Рассмотрите три визуально различающихся минерала на поверхности гранита.
- Отнесите каждый минерал к одной из частей текущего проекта: структуре, гибкости и поддержке.
- Запишите по одному действию, необходимому от каждой части.
- Определите, где должны соединиться эти три действия.
- Сначала выполните действие, укрепляющее это соединение.
Проверка фундамента
- Назовите результат, который вы стремитесь создать.
- Перечислите условия, которые должны сохраняться под ним стабильными.
- Отметьте одно слабое место: недостающую информацию, время, деньги, навыки или поддержку.
- Выберите один способ ремонта, который снизит нагрузку на это соединение.
- Отложите декоративные улучшения, пока фундамент не станет прочным.
Пересмотр после длительного охлаждения
- Выберите решение, которое кажется срочным, но не является чрезвычайным.
- Отделите то, что необходимо решить сейчас, от того, чему нужно дополнительное время.
- Зафиксируйте уже имеющиеся свидетельства.
- Назначьте конкретное время для следующего пересмотра, вместо того чтобы немедленно добиваться полной определённости.
- Совершите одно обратимое действие, сохраняющее возможности на будущее.
Часто задаваемые вопросы
Является ли гранит минералом?
Нет. Гранит - магматическая порода, состоящая из нескольких минералов, главным образом кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза, с меньшими количествами слюды, амфибола и акцессорных минералов.
Почему некоторые граниты розовые?
Розовые, лососевые и красные оттенки обычно обусловлены щелочным полевым шпатом, особенно микроклином или ортоклазом. Окрашивание оксидами железа может сделать цвет более насыщенным.
Почему другие граниты серые или белые?
Бледный плагиоклаз, бесцветный или серый кварц, белый щелочной полевой шпат и меньшая доля ярко окрашенных полевых шпатов создают белые или серые разновидности.
Является ли чёрный гранит гранитом с геологической точки зрения?
Обычно нет. Многие коммерческие чёрные граниты - это габбро, долерит, анортозит или другая тёмная кристаллическая порода, продаваемая в категории облицовочного камня.
В чём разница между гранитом и гранодиоритом?
Оба содержат много кварца, но в граните выше доля щелочного полевого шпата. В гранодиорите преобладает плагиоклаз, и обычно он выглядит более серым.
В чём разница между гранитом и гнейсом?
Гранит - интрузивная магматическая порода со взаимно сросшейся зернистой текстурой. Гнейс имеет метаморфическое происхождение и характеризуется ориентировкой минералов или композиционной полосчатостью. Некоторые гнейсы изначально были гранитом.
В чём разница между гранитом и риолитом?
Их химический состав в широком смысле может быть сходным и кислым. Гранит медленно кристаллизуется на глубине и является крупнозернистым; риолит остывает на поверхности или вблизи неё и бывает мелкозернистым, порфировым или стекловатым.
Является ли пегматит разновидностью гранита?
Пегматит - это текстурная и геологическая категория исключительно крупнозернистых магматических пород. Многие пегматиты имеют гранитный состав, но пегматит не является синонимом гранита.
Всегда ли гранит содержит кварц?
Геологический гранит содержит значительное количество кварца. Крупнозернистая порода, богатая полевым шпатом и содержащая мало кварца или вовсе его не содержащая, классифицируется как сиенит или другая родственная порода.
Насколько твёрдый гранит?
У гранита нет единой твёрдости по шкале Мооса. Зёрна кварца имеют твёрдость 7 по Моосу, полевые шпаты - около 6, роговая обманка - около 5–6, а слюды значительно мягче.
Вступает ли гранит в реакцию с кислотой?
Свежие кварц и полевой шпат не дают видимого шипения в обычной разбавленной кислоте. Шипение обычно указывает на кальцитовую жилу, карбонатное изменение или другую породу.
Сколько лет граниту?
Гранит встречается на протяжении значительной части истории Земли. Некоторым плутонам миллиарды лет, тогда как другие сформировались всего несколько миллионов лет назад. Возраст конкретного массива определяют по датированию циркона.
На какой глубине образуется гранит?
Гранитная магма кристаллизуется внутри земной коры на глубинах от мелких плутонических уровней до глубинных областей коры. Точную глубину восстанавливают по равновесию минералов, текстурам, чувствительным к давлению, и окружающим породам.
Может ли гранит содержать драгоценные камни?
В связанных с гранитом пегматитах и пустотах могут содержаться берилл, турмалин, топаз, сподумен, гранат, кварц, флюорит и другие коллекционные минералы. Обычный гранит в большинстве случаев не содержит кристаллов ювелирного качества.
Могут ли в граните встречаться окаменелости?
Настоящие окаменелости обычно не переживают плавление и кристаллизацию. Гранит может заключать фрагменты более древних вмещающих пород, однако узнаваемые окаменелости в таких фрагментах встречаются редко и часто изменяются под воздействием тепла.
Почему гранит образует округлые купола?
Изогнутые отдельности, региональные напряжения, выветривание, эрозия и разгрузка взаимодействуют, удаляя плиты, параллельные поверхности, и образуя купола exfoliation-типа.
Почему гранит становится песчаным?
Полевой шпат и слюда выветриваются, превращаясь в глину и вторичные минералы, богатые железом, что ослабляет границы зёрен. Устойчивые фрагменты кварца и полевого шпата остаются в виде гранитного дресвяного материала и песка.
Нуждается ли каждая гранитная столешница в герметизации?
Нет. Необходимость герметизации зависит от водопоглощения, трещин, типа обработки поверхности, обработки смолой и условий эксплуатации. Плотному материалу с низким водопоглощением может требоваться минимальный уход, тогда как более пористый или трещиноватый камень выигрывает от применения подходящего герметика.
Может ли гранит повредиться от нагрева?
Минералы гранита выдерживают высокие температуры, однако внезапный или локальный нагрев может создавать напряжение между зёрнами, увеличивать микротрещины и повреждать смолу, герметики или окружающие строительные материалы.
Как лучше всего очищать полированный гранит?
Используйте тёплую воду, мягкое мыло или нейтральное pH-средство для очистки камня и мягкую ткань. Избегайте абразивных порошков, сильных кислот, концентрированных щелочей и повторяющихся термических ударов.
Заключительное размышление
Гранит часто воспринимают как символ постоянства, однако его более глубокая история связана с движением. Исходные породы плавятся, магма поднимается, кристаллы растут, флюиды выходят, горы поднимаются, трещины раскрываются, полевые шпаты превращаются в глину, а зёрна кварца продолжают свой путь в виде песка.
Его прочность обусловлена не однородностью. Кварц, полевой шпат, слюда, амфибол и акцессорные минералы сохраняют разное строение и свойства, объединяясь в единую взаимосвязанную структуру. Такое разнообразие минералов позволяет граниту сохранять удивительно полную летопись формирования и изменений континентов.
Используйте расположенные выше кнопки навигации, чтобы вернуться к любому разделу руководства.