Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются из магмы (лавы), остывшей в толще земной коры или на ее поверхности. Наряду с осадочными и метаморфическими они формируют одну из трех генетических групп горных пород. Об их различиях мы пишем в статье Виды горных пород.

Магматические породы играют огромную роль в формировании литосферы – твердой оболочки Земли. На них приходится около 60% всего объема земной коры и до 95% – массы.

Магматические породы также могут называть:

• Изверженными породами
• Магматитами

Изучением их происхождения, состава и свойств занимаются такие разделы геологии как петрология и петрография.

В этой статье вы найдете всю основную информацию о магматитах, их классификации, особенностях и свойствах. Мы поговорим о том, где в природе встречаются изверженные породы и какие геологические тела они образуют в недрах Земли. Также вы узнаете, по каким признакам ученые-геологи определяют вид магматической породы и к какому типу грунтов относятся магматиты в соответствии с ГОСТ.

Виды магматических пород по происхождению

«Сырьем» для образования магматитов служит магматический расплав, который зарождается в нижних слоях земной коры или мантии. Этот расплав может застыть в недрах Земли или излиться на ее поверхность в результате извержения вулкана.

В зависимости от условий образования порода может быть:

• Интрузивной
• Эффузивной (вулканической)
• Вулканогенно-обломочной (пирокластической)

В чем разница между этими тремя видами? Давайте разберемся.

Интрузивные породы

Магма, образовавшаяся в земной коре или верхних слоях мантии, поднимается к поверхности и внедряется в вышележащие слои коры. При этом она постепенно охлаждается и кристаллизуется. Если магма застыла в толще земной коры, так и не пролившись на поверхность, то получившуюся горную породу называют интрузивной.

Застывание магмы в толще земной коры – это долгий процесс. Он протекает в условиях высокого давления и температуры. Магма за это время успевает полностью выкристаллизоваться. Многие разновидности интрузивных пород сложены крупными кристаллами минералов, которые можно легко различить невооруженным глазом. От этого порода приобретает характерную пятнистую окраску.

По глубине залегания интрузивные породы делятся на:

• Абиссальные (глубинные, плутонические)
  Эти породы сформировались в недрах Земли на глубине более 3-4 км и под давлением свыше 0,1 ГПа. Для них характерны массивные структуры, образованные крупными кристаллами минералов (более 3 мм в диаметре). Они образуют крупные интрузивные тела в толще земной коры, которые обычно скрыты под толстым слоем осадочной породы. Но в результате процессов горообразования глубинные породы порой поднимаются к земной поверхности. Самые известные плутонические породы – это граниты, габбро и диориты. Больше узнать о них вы можете в статье Абиссальные породы.
• Гипабиссальные (полуглубинные) и жильные
  Это группа пород, которые образовались на сравнительно небольшой глубине (меньше 2 км) и при невысоком давлении. В толще земли они образуют малые интрузивные тела: дайки, штоки, жерла вулканов, апофизы и другие. Иногда они обнажаются в результате эрозии вмещающих пород и возвышаются на поверхности Земли причудливыми столбами. По химическому и минеральному составу гипабиссальные породы сходны с соответствующими абиссальными, потому что образуются из той же магмы. Но структуры у них чаще мелкокристаллические, иногда с вкраплениями отдельных крупных кристаллов. Это связано с тем, что магма на небольшой глубине остывает быстрее и минералы в ее составе не успевают выкристаллизоваться. К этой группе пород относятся, например, долериты (диабазы), лампрофиры, лампроиты, кимберлиты. Больше узнать о них вы можете в статье Гипабиссальные и жильные породы.

Глубинные породы имеют огромное значение для человека.

Во-первых, с ними связаны залежи полезных ископаемых, в том числе очень редких. Например, в толщах интрузивных пород добывают руды олова, вольфрама, титана, платины и других ценных металлов.

Во-вторых, прочные и стойкие магматические породы востребованы в строительной области и искусстве. Из них делают облицовочный и строительный камень, вырезают памятники, скульптуры, декоративные элементы и украшения.

Больше узнать о классификации, свойствах и формировании глубинных пород вы можете в статье Интрузивные породы.

Эффузивные (вулканические) породы

Если магма не застывает в толще земли, а изливается на поверхность в ходе извержения вулкана, ее называют лавой. При застывании лавы на суше или дне океана образуется эффузивная (это значит «излившаяся») порода.

У эффузивных пород есть такие особенности:

• Стекловатая или тонкозернистая структура
  Лава быстро остывает, потому что температура окружающего воздуха (или воды, если вулкан извергается на дне океана) гораздо ниже, чем в недрах. Это приводит к тому, что кристаллы минералов в остывающей лаве либо вовсе не нарастают (образуется вулканическое стекло), либо остаются крохотными, почти не различимыми без микроскопа.
• Пористость
  Это значит, что в камне остается большое количество пустот. Они образуются из-за того, что в условиях низкого давления из лавы выходят раскаленные газы и пары воды. Благодаря этому многие эффузивные породы сочетают в себе прочность с легкостью и хорошими теплоизоляционными свойствами.

Широко известные примеры эффузивных пород: обсидиан, пемза, андезит, базальт.

Вулканические породы с древних времен используют в качестве строительного материала и поделочного камня.

Вулканогенно-обломочные (пирокластические) породы

При извержении на поверхность Земли выходит не только жидкая лава. Наряду с ней вулкан исторгает пирокластические потоки, которые представляют собой смесь раскаленных газов, сгустков лавы и обломков породы, слагающей жерло вулкана.

По размеру обломки делятся на:

• Вулканические бомбы – свыше 50 мм в диаметре
• Лапилли – от 2 до 50 мм
• Вулканический пепел – менее 2 мм

Эти обломки оседают из газового облака на территорию вокруг вулкана.

Из них образуются:

• Вулканические туфы
  Рыхлые вулканические отложения со временем уплотняются и цементируются, превращаясь в камень – туф. По составу он схож с остальными магматическими породами, а по способу образования – с осадочными. Туфы имеют пористую структуру, которая придает им хорошие теплоизоляционные свойства. Их используют в качестве стенового и облицовочного материала, а также наполнителя легких бетонов.
• Игнимбриты
  Они состоят из спекшихся между собой обломков породы, пепла и вулканического стекла. По строению такая порода занимает промежуточное место между эффузивными образованиями и туфами. В районах активной вулканической деятельности игнимбриты также активно используют в качестве строительного материала

Обломочные вулканические породы наследуют химический состав магм и лав, из которых они образовались. Но по способу образования и строению они схожи с осадочными породами. Поэтому одни классификации горных пород относят их к магматитам, другие – к осадочным образованиям. А третьи и вовсе выделяют их в качестве особого промежуточного типа.

Теперь вы знаете, какие бывают виды магматитов по происхождению и условиям образования. В следующем разделе мы рассмотрим другую важную их классификацию – по химическому составу. Также мы ближе познакомимся с некоторыми распространенными видами изверженных пород.

Виды магматических пород по содержанию кремнезема

Кремнезем (диоксид кремния SiO₂) – это один из основных компонентов земной коры. Он входит в состав почти всех горных пород вне зависимости от их происхождения.

Для магматических пород содержание кремнезема – это важный диагностический признак.

С ним связаны такие характеристики породы:

• Минеральный состав
• Плотность и другие физические свойства
• Особенности образования
• Связь с месторождениями тех или иных полезных ископаемых
• Цвет

Так что совсем не удивительно, что этот признак положили в основу классификации изверженных пород.

По содержанию кремнезема выделяют отряды магматических пород:

• Кислые
• Средние
• Основные
• Ультраосновные

Внутри каждого из этих отрядов выделяют также подотряды по щелочности: нормально-, умереннощелочные и щелочные. Но эта классификация мало что может сказать неспециалисту. Поэтому пока мы не будем подробно на ней останавливаться. Мы еще поговорим о ней ниже, в разделах про химический состав и петрографическую классификацию магматитов.

В таблице ниже приведены примеры интрузивных и вулканических пород из каждого отряда:

Ниже мы подробнее остановимся на каждом отряде.

Кислые магматические породы

Они характеризуются высоким (свыше 63% по массе) содержанием диоксида кремния. Эта группа широко распространена в природе: к ней принадлежит около половины всех магматических пород.

В состав кислых пород входят такие породообразующие минералы:

• Кварц – 20-30%
• Щелочные полевые шпаты – 25-35%
• Кислые плагиоклазы – 20-30%
• Цветные минералы (биотит, амфибол, пироксены) – 5-15%

В полевых условиях кислые магматиты можно отличить по светлой окраске и относительно низкой плотности (около 2 700 кг/м³).

Кислые магмы и лавы характеризуются большой вязкостью. При выходе на поверхность они теряют подвижность и медленно растекаются, образуя очень мощные лавовые потоки и купола.

Эти породы слагают так называемый гранитный (гранитно-метаморфический) слой континентальной земной коры. Он залегает между осадочным чехлом и нижним базальтовым слоем, под которым уже начинается мантия.

С массивами кислых пород связаны месторождения металлов:

• Вольфрама
• Меди
• Олова
• Свинца
• Цинка
• Серебра
• Золота

Также кислые породы – это востребованное сырье для производства строительных и облицовочных материалов.

К распространенным породам кислого состава относятся:

• Гранит
• Гранодиорит
• Пегматит
• Дацит
• Риолит (липарит)
• Обсидиан
• Перлит
• Пемза

Кратко рассмотрим каждую из них.

Гранит

Плутоническая порода, которая слагает большую часть земной коры. Ее название происходит от латинского слова granum – «зерно». Оно отсылает к крупнозернистой структуре породы, в которой хорошо различимы зерна слагающих ее минералов: кварца, полевых шпатов, биотита и других.

Граниты имеют широкий спектр окрасок. Они бывают светло-серые, розовые, красные, голубые, зеленые, коричневые. Цветные разновидности породы считаются декоративными и высоко ценятся.

В недрах Земли граниты формируют огромные массивы, простирающиеся на сотни и тысячи километров.

Благодаря своей высокой прочности и морозостойкости гранит востребован в строительстве. Из него получают долговечные облицовочные материалы и высокопрочный щебень.

Гранодиорит

По минеральному составу занимает промежуточное место между гранитом и диоритом (о нем мы поговорим ниже). От гранитов отличается повышенным содержанием цветных минералов (биотита, роговой обманки) и пониженным – кварца.

Окраска гранодиорита – серая с характерным пятнистым рисунком, иногда с зеленоватым оттенком.

Тела, сформированные гранодиоритами, часто залегают рядом с массивами гранитов и диоритов в толще земной коры. Также они могут соседствовать с породами основного состава – например, с габбро.

Как и гранитные породы, гранодиорит – это востребованный материал для производства облицовочных и строительных материалов. Именно из него в 196 году до нашей эры был вырезан знаменитый Розеттский камень.

Пегматит

Жильная порода, которая образуется из богатого газами магматического остатка после кристаллизации другой магматической породы. В роли сопутствующей породы обычно выступает гранит или щелочной сиенит.

Главная особенность пегматита – это гиганто- или крупнозернистая структура (размер слагающих кристаллов – свыше 1 см). Срастания зерен кварца и полевого шпата образуют на срезе породы характерный рисунок, напоминающий ивритские буквы.

Поэтому пегматит также называют:

• Письменный гранит
• Еврейский камень

Месторождения пегматитов – важнейший источник добычи редкого и ценного сырья. Из них извлекают редкие металлы (литий, тантал, бериллий, цезий), драгоценные камни (гранат, топаз, берилл, александрит), полевые шпаты для производства стекла и керамики, а также слюды для нужд электронной промышленности.

Дацит

Эффузивная порода, которая по составу представляет собой аналог гранодиорита. Свое название получила от древнеримской области Дакия (в наше время – часть Венгрии и Румынии), где ее впервые обнаружили и описали.

Состоит из мелкозернистой или стекловатой (аморфной) массы, на фоне которой выделяются крупные кристаллы плагиоклазов, кварца, роговой обманки, пироксена и других минералов. Окраска породы – от светло- до темно-серого с различными оттенками (зеленым, оранжевым, красным).

Распространение дацитов связано с зонами тектонических движений: разрывов и столкновений. Их можно обнаружить в районах горообразования и активного вулканизма.

Основное применение этой породы – в качестве строительного материала.

Риолит

Эффузивный аналог гранита. Устаревшее название – липарит, по месту первой находки (Липарские острова в Италии).

Очень древние разновидности риолитов сложены тонкими (менее 1 мм в поперечнике) кристаллами породообразующих минералов. Но очень часто порода состоит преимущественно из нераскристаллизованной массы – вулканического стекла.

Такие разновидности риолитов называют обсидианом, перлитом и пемзой. Мы рассмотрим их отдельно.

Обсидиан

Это вулканическая порода, которая образуется при быстром застывании (закалке) вязкой лавы. Свое название она получила по имени древнеримского плебея Обсидия (по другой версии – Обсия), который впервые открыл ее во время своего путешествия в Эфиопию.

От других кислых пород обсидиан отличается темной окраской: серой, черной, бурой, красной или красно-черной, темно-зеленой. Существуют также разновидности камня с особенными расцветками: снежный (с вкраплениями кристаллов кристобалита, похожих на снежинки) и радужный (с иризацией – радужными переливами на поверхности).

Обсидиан – твердый камень, который при разломе дает острый режущий край. Поэтому в древности из него изготавливали орудия труда, наконечники стрел и копий. Даже сейчас существуют хирургические скальпели из обсидиана, которые по остроте превосходят стальные.

Молотый в порошок обсидиан используют в качестве добавки для цемента и извести. А его декоративные разновидности – в качестве поделочного камня.

Перлит

Кислая вулканическая порода, которая образуется при гидратации – насыщении грунтовыми водами – обсидиана. Содержание связанной воды в перлите составляет от 1 до 3-5%.

Название породы происходит от французского perle – жемчуг. Это потому, что при разрушении перлит распадается на небольшие округлые зерна с перламутровой поверхностью, похожие на жемчужинки.

Окраска перлитов может быть самой разнообразной: от белоснежной или желтоватой до бурой, темно-серой и черной.

Чаще всего в промышленности используют вспученный перлит. Это материал получают обжигом при температуре от 850 до 1200°C. При этом «жемчужины» перлита увеличиваются в объеме в 10-20 раз, становятся очень пористыми и легкими.

Вспученный перлит используют в качестве утеплителя, на его основе изготавливают легкий перлитобетон и «теплые» строительные смеси. Пользуется он спросом и при выращивании растений – в качестве дренажа, мульчи или субстрата.

Пемза

Очень легкая и пористая вулканическая порода, которая образуется в результате вспучивания кислой лавы при застывании. Ее латинское название (pumex) происходит от того же корня, что и слово spuma – «пена». И действительно, пемзовый камень внешне очень похож на кусок застывшей пены.

Окраска породы обычно светлая: белая, желтая, серая, голубоватая. Но встречаются также бурые и черные разновидности.

Пористость пемзы может достигать 80-90%, а плотность не превышает 900 кг/м³. В сухом состоянии куски породы не тонут в воде. При этом по твердости – 5-6,5 баллов по шкале Мооса – пемза сходна с обсидианом и даже может его превосходить.

В промышленности есть две основные области применения пемз. Во-первых, это изготовление теплоизоляционных материалов и легкого бетона (пемзобетона). Во-вторых, пемзовые камни используют в качестве абразивов для шлифовки различных материалов (кожи, дерева, металла, камня, кости).

Средние магматические породы

Содержание кремнезема в этих породах составляет от 52 до 63%. Это относительно небольшая по объему группа, которая занимает промежуточное место между кислыми и основными породами.

В состав средних магматитов входят такие породообразующие минералы:

• Кварц – не более 15-20%
• Полевые шпаты (плагиоклазы, щелочные или калиевые полевые шпаты) – 50-85%
• Цветные минералы (роговая обманка, биотит, пироксены, оливин) – 15-25%

С предыдущей группой средние породы роднит светлая окраска.

В природе средние породы встречаются реже как кислых, так и основных. Наиболее развиты они в складчатых областях – например, на Урале и Алтае, в Саянах и Альпах.

Интрузивы среднего состава в недрах Земли формируют небольшие массивы, с которыми связаны месторождения различных металлов.

Здесь можно обнаружить руды:

• Железа
• Меди
• Вольфрама
• Полиметаллов (свинца, цинка и других)

Бедные рудами массивы средних пород идут на производство строительных и облицовочных материалов, изготовление декоративных изделий.

Наиболее распространенные средние породы:

• Диорит
• Сиенит
• Андезит
• Трахит

Остановимся на каждой из них немного подробнее.

Диорит

Плотная и прочная интрузивная порода, название которой происходит от древнегреческого diorizo – «разграничивать, различать». По химическому и минеральному составу занимает промежуточное положение между кислым гранитом и основным габбро.

Окраска – от светло- до темно-серой, иногда с зеленоватым оттенком.

Диориты редко залегают в виде обособленных массивов. Обычно их обнаруживают в составе более крупных гранитоидных или габброидных интрузий.

Диорит имеет высокие показатели прочности и плотности, не уступая в этом граниту. Его добывают на производство строительного и облицовочного камня, а некондиционные глыбы пускают на щебень. Из декоративных разновидностей диорита изготавливают плитку, скульптуры и поделки.

Сиенит

Любопытно, что изначально словом «сиенит» называли красную разновидность гранита, которую добывали в древнеегипетском городе Сиена (современный Асуан). Сейчас же оно обозначает интрузивную породу среднего состава, которая к граниту отношения не имеет.

От диорита сиенит отличается более высоким содержанием оксидов натрия и калия, а значит – повышенной щелочностью.

Цвет породы серый, розоватый или красноватый с характерным для плутонических пород зернистым окрасом.

Сиенитовые магмы возникают в результате дифференциации (разделения по составу) кислых и основных магм. Поэтому сиениты редко образуют самостоятельные тела в недрах Земли. Обычно они встречаются в составе гранитоидных и габброидных комплексов.

Применяются они аналогично другим интрузивным породам – в качестве строительного и облицовочного материала.

Андезит

Излившийся аналог диорита. Название свое он получил по месту первой находки в Андах (Южная Америка).

Порода сложена вулканическим стеклом, на фоне которого выделяются вкрапления темных (пироксен, роговая обманка) и светлых (плагиоклазы) минералы.

Окраска – от светло- до темно-серой, иногда розоватая, красноватая или бурая.

Андезиты – самая распространенная вулканическая порода складчатых поясов и островных дуг. Поскольку андезитовые лавы довольно вязкие, на поверхности Земли они застывают в виде мощных потоков и куполов.

В промышленности из андезитов изготавливают кислотоупорные материалы и минеральную вату.

Трахит

Излившийся аналог сиенита. Название происходит от греческого слова trachys – «шероховатый».

В отличие от андезита, в составе трахита мало вулканического стекла. Его основная масса сложена микроскопическими кристаллами (микролитами) полевых шпатов – из-за этого поверхность породы на ощупь шершавая. На фоне микролитов выделяются крупные вкрапления светлого минерала санидина.

Цвет трахитов – серый или желтоватый, иногда с бурым, розовым, красным или фиолетовым оттенком.

Трахиты не образуют независимых геологических тел, но встречаются в ассоциации с риолитами, андезитами и базальтами в качестве переходных пород. Обнаружить их можно как в регионах тектонической активности, так и на древних платформах.

В отличие от многих других магматических пород, трахиты сами по себе не связаны с залежами полезных ископаемых. Их добывают на щебень, а разновидности с красивой расцветкой используют в качестве облицовочного камня.

Основные магматические породы

Группа пород, содержащих от 45% до 52% кремнезема. Их также называют базитами. Это самые распространенные породы земной коры.

Породообразующими минералами базитов являются:

• Основные плагиоклазы (лабрадор, битовнит, анортит) – 40-60%
• Цветные минералы (пироксены, оливин, роговая обманка) – 40-60%

Характерный признак основных пород – темная и относительно однородная окраска.

Большинство лав, которые извергаются из вулканов, имеют основный состав. Они отличаются высокой подвижностью и при выходе из жерла растекаются на большие площади. Основные базальты – самый распространенный из всех видов эффузивных пород.

Считается, что основные магмы зарождаются под земной корой, в верхних слоях мантии. Поэтому изучение базитов дает ученым представление о составе и свойствах мантийного вещества.

Основные породы слагают базальтовый слой в верхней литосфере Земли. Он формирует земную кору под океанами и – наравне с гранитными массивами – входит в состав континентальной коры.

С массивами базитов связаны месторождения:

• Меди
• Никеля
• Хрома
• Серебра
• Золота
• Платины
• Редкоземельных элементов (скандия, иттрия и других)

Как и другие магматические породы, они востребованы в производстве строительных материалов и декоративно-прикладном искусстве.

К важнейшим основным породам относятся:

• Габбро
• Долерит (диабаз)
• Лабрадорит
• Базальт

Кратко рассмотрим каждую из них.

Габбро

Интрузивная порода, которая слагает 10-15% верхней земной коры и, предположительно, основной объем ее нижних слоев. Названа в честь одноименной деревни в центральной Италии, где ее добывали со второй половины 18 века.

Как и все глубинные породы, габбро сложено крупными кристаллами минералов, которые различимы даже без микроскопа.

Окраска зависит от соотношения светлых и цветных минералов и варьирует от серой до черной, темно-зеленой.

Габбро и схожие с ним по составу породы (габброиды) слагают различные по объему массивы в недрах Земли. Они могут встречаться как обособленно, так и образовывать комплексы с другими основными и ультраосновными породами.

В массивах габбро добывают руды меди, никеля и хрома. А саму породу используют как сырье для производства прочного щебня и облицовочного камня.

Долерит (диабаз)

Жильная порода, по минеральному составу идентичная габбро. Разница между ними – в строении. Глубинное габбро имеет крупнозернистую структуру, а полуглубинный долерит – мелкозернистую.

В современных научных классификациях эту породу называют исключительно «долерит» (от древнегреческого doleros – «обманчивый»). Именно под таким названием она указана в Петрографическом кодексе России. Синоним «диабаз» (от древнегреческого diabasis – «пересекающий») у нас считается устаревшим, хотя используется за рубежом.

Также эту породу могут называть:

• Габбро-диабаз
• Габбро-долерит

Эти термины в современных геологических классификациях не используются. Но они прижились в строительной и горнодобывающей областях.

Цвет породы – темно-серая или черная, иногда с зеленоватым оттенком. Окраска более однотонная, чем у габбро, за счет более мелких зерен кристаллов.

В недрах Земли долериты слагают маломощные пласты и жилы, застывшие на небольшой глубине. Также они могут образовываться внутри лавовых потоков, где лава остывает медленнее, чем по краям, и успевает раскристаллизоваться.

Долерит используют в камнелитейном производстве, потому что он дает текучий и удобный в работе расплав. Также из него получают дорожный и облицовочный камень, высококачественный щебень. Из отдельных разновидностей изготавливают декоративные и ювелирные изделия.

Лабрадорит

Разновидность габбро, на 93-95% состоящая из минерала лабрадора (разновидности плагиоклазов). Остальные 5-7% приходятся на примеси темноцветных пироксенов и рудных минералов.

Яркая особенность породы – это иризация лабрадора. На изломе или полированной поверхности кристаллы красиво переливаются сине-зелеными, золотистыми или красными оттенками.

Лабрадориты находят на щитах – регионах, где древние магматические и метаморфические породы обнажаются и выходят на поверхность. Также они залегают в составе расслоенных комплексов, состоящих из основных и ультраосновных пород. Вопрос о том, как именно образуются лабрадориты, в науке пока до конца не решен.

Благодаря уникальному внешнему виду эта порода востребована в архитектуре и декоративно-прикладном искусстве. Ее используют как облицовочный и поделочный камень.

Базальт

Излившийся аналог габбро и долерита, самая распространенная из эффузивных пород. По площади занимает около 40% всех эффузивных образований на суше и 90% – на дне океанов.

История применения базальтов уходит корнями в глубокую древность, поэтому сейчас сложно восстановить историю названия породы. Впервые это слово встречается в «Естественной истории» Плиния Старшего, написанной в 77 году нашей эры. Но откуда его взял сам Плиний – никто доподлинно не знает.

По основной версии слово «базальт» происходит от ошибочно записанного древнегреческого слова basanites (от basanos – «пробирный камень», который используют для определения драгоценных металлов). Некоторые ученые-этимологи связывают его с названием древнего региона Васан (Basan) в Сирии или эфиопским словом basal – «железосодержащий камень».

Базальтовые породы сложены мелкими (не больше 0,5 см в диаметре) кристаллами или вулканическим стеклом, иногда с вкраплениями крупных зерен. По текстуре они могут быть как плотными, так и пористыми.

Окраска породы – однотонная черная или темно-серая, возможны зеленые и бурые оттенки.

При застывании на суше базальтовая лава растрескивается на столбы. А при излиянии в океан она образует своеобразные шаровидные камни – их еще называют пиллоу-лавой (от английского pillow – «подушка»).

Как и долерит, базальт используется для производства камнелитейных изделий и строительных материалов.

Ультраосновные магматические породы

Это бедные кремнеземом породы: содержание диоксида кремния в них составляет от 30% до 45%.

Их также называют:

• Гипербазиты
• Ультрабазиты

Сложены эти породы тяжелыми цветными минералами, которые придают им характерную темную окраску и высокую плотность (около 3 250 кг/м³).

Ультраосновные породы в земной коре представлены мало и в основном интрузивными массивами. Они образуются из магмы, которая зарождается в верхних слоях мантии.

С массивами гипербазитов связаны месторождения:

• Асбеста и талька (в коре выветривания)
• Хрома
• Платины
• Сульфидов меди и никеля
• Редких металлов (вольфрама, лития, бериллия, титана и других)
• Драгоценных камней (алмаза, берилла, хризолита, граната, циркона и других)

Эти породы используют в основном как сырье для добычи ценных и редких ископаемых.

К ультраосновным относятся такие породы как:

• Дунит
• Перидотит
• Пироксенит
• Кимберлит

Ниже мы поговорим о них немного подробнее.

Дунит

Редкая плутоническая порода, которая более чем на 90% состоит из минерала оливина. Названа в честь горы Дан (Dun) в Новой Зеландии, где она впервые была найдена и описана в 1864 году.

Окраска породы – от желтовато-зеленой до темно-зеленой, черной. При выветривании на поверхности земли приобретает желтый или бурый цвет.

В недрах Земли дуниты не образуют самостоятельных массивов. Они встречаются в ассоциации с другими ультраосновными породами (перидотитами, пироксенитами) или габбро.

Под воздействием высокого давления, температуры и горячих растворов в недрах Земли дуниты превращаются в метаморфическую породу серпентинит (змеевик).

Эта порода отличается высокой термостойкостью, она востребована в производстве огнеупорных материалов. Дунитовый (оливиновый) песок применяют в качестве формовочного материала в сталелитейной промышленности, а щебень добавляют в специальные огнестойкие бетоны. Дунитовый камень также используют в саунах и банях.

Перидотит

Интрузивная порода, на 40-90% состоящая из оливина. Другое название оливина – перидот, от него порода и получила свое название.

Наравне с оливином в состав перидотита могут входить другие породообразующие минералы.

В зависимости от этого выделяют разновидности породы:

• Гарцбургит (второй породообразующий минерал – ромбический пироксен)
• Верлит (моноклинный пироксен)
• Лерцолит (ромбический и моноклинный пироксены)
• Роговообманковый перидотит (пироксен, роговая обманка)

Окраска породы варьирует от светло-зеленой у молодых перидотитов до темно-зеленой и черной – у древних разновидностей. При выветривании поверхность приобретает бурый цвет.

Как и дуниты, перидотиты в результате метаморфизма переходят в серпентиниты.

Встречается эта порода в составе крупных расслоенных интрузий, сложенных ультраосновными и основными породами. Также она слагает большой объем верхнего слоя мантии.

Для человека перидотиты важны тем, что они связаны с месторождениями ценных металлов (хрома, титана, никеля, платины). При их выветривании на земной поверхности образуются месторождения асбеста. Сам по себе перидотит также используют в качестве огнеупорного материала.

Пироксенит

Плутоническая порода, не менее чем на 60% состоящая из минерала пироксена. По особенностям химического состава занимает промежуточное положение между ультраосновным перидотитом и основными габброидами.

В зависимости от разновидности пироксена выделяют разновидности породы:

• Ортопироксенит – сложен ромбическим пироксеном
• Клинопироксенит – моноклинным пироксеном
• Вебстерит – ромбическим и моноклинным пироксеном в примерно равных пропорциях

Выделяют также оливиновые пироксениты, в состав которых входит свыше 10% оливина.

Цвет породы – серый, желтый, зеленый или черный.

Находят пироксениты в составе интрузивных массивов, сложенных ультраосновными и основными породами (дунитами, перидотитами, габбро). Обломки пироксенита также часто обнаруживают в составе кимберлитовых трубок.

Пироксенит применяют в качестве материала для производства облицовочной плитки, изготовления скульптур и декоративных форм. Благодаря своим огнеупорным и жаростойким свойствам он востребован в качестве камня для бань и саун.

Кимберлит

Жильная порода, заполняющая трубки взрыва – подземные каналы, которые образуются при прорыве богатой газами магмы к поверхности Земли. Свое название она получила от южноафриканского города Кимберли, который был мировым центром добычи алмазов в 19-20 веках.

Кимберлиты представляют собой мелкозернистую массу, в которую погружены фрагменты камней и минералы (ксенолиты). Это обломки пород, которые были вынесены из глубоких недр Земли поднимающейся магмой.

В земной коре порода залегает в виде кимберлитовых трубок, скопления которых, в свою очередь, образуют кимберлитовые поля. Такие образования – основной источник добычи алмазов, которые образуются в земной коре на глубине свыше 100 км.

В России алмазоносные кимберлиты сосредоточены в Якутии, где добывают около 30% всех алмазов в мире. За рубежом крупные месторождения находятся на территории Демократической Республики Конго, Ботсваны, Зимбабве и ЮАР.

Помимо алмазов, из кимберлитов извлекают и другие ценные самоцветы: гранат, перидот (оливин), циркон, пироп.

Итак, мы рассмотрели самые распространенные разновидности кислых, средних, основных и ультраосновных магматических пород. В следующем разделе мы поговорим о том, какие тела они образуют в толще земной коры и на ее поверхности.

Формы залегания магматических пород

В земной коре магматические породы залегают в форме различных геологических тел. Они могут быть расположены параллельно толще вмещающих пород (например, осадочных) или пересекать ее.

По происхождению магматические тела делятся на:

• Интрузивные
• Эффузивные

Рассмотрим их немного подробнее.

Интрузивные тела

Это геологические тела, образованные в результате внедрения (интрузии) магмы в вышележащие слои породы.

Их также называют:

• Интрузии
• Плутоны

Образование интрузий связано с тектонической активностью. При движении и столкновении литосферных плит в них образуются трещины. Именно эти пустоты и стремится заполнить магма, которая выдавливается из нижних слоев земной коры.

В зависимости от размеров и формы интрузии делят на:

• Батолиты
  Это огромные интрузивные тела площадью в сотни и даже тысячи км² и мощностью в несколько километров. Они формируются в недрах Земли на глубинах около 3—5 км под осадочным чехлом. Эти тела обычно сложены породами кислого или среднего состава: гранитами, гранитоидами, гранодиоритами и диоритами. Батолиты распространены в складчатых областях, где в результате столкновения и сминания тектонических плит образуются протяженные горные системы.
• Силлы
  Пластообразные тела, протяженность которых может достигать 300 км, а толщина обычно составляет от 10 до 50 м. Они образуются из подвижной магмы основного состава, которая, поднимаясь по подводящим каналам, растекается между слоями вмещающих пород. В виде силлов залегают долериты (диабазы), габбро и габброиды. Такие интрузии характерны для платформ – стабильных и относительно неподвижных участков земной коры.
• Лакколиты
  Интрузивный массив, который в разрезе имеет форму гриба с выпуклой верхней частью (кровлей), плоской подошвой и «ножкой» – подводящим магму каналом. Как и силл, он залегает между слоями вмещающих пород, но образован вязкой кислой или средней магмой. Такая магма не растекается пластами, а накапливается в одном месте, поднимая вышележащие слои вмещающей породы. На поверхности Земли над лакколитами могут образовываться одиноко стоящие холмы и горы.
• Лополиты
  Интрузия в форме вогнутой линзы или плоской чаши, которая образуется при внедрении подвижной основной магмы между слоями вмещающей породы. Формируется в областях платформенных прогибов.
• Штоки
  Относительно небольшое интрузивное тело неправильной или цилиндрической формы, прорезающее несколько слоев вмещающих пород. Штоки широко распространены в природе и могут быть сложены породами разного состава: от кислых до ультраосновных.
• Дайки
  Длинная пластинообразная интрузия, прорезающая толщу вмещающих пород вертикально или под наклоном. Такое тело образуется тогда, когда подвижная магма основного состава выдавливается в трещины горной породы. В природе часто встречаются группы (рои) даек, отходящие от более крупных интрузивных массивов (батолитов, силлов, лакколитов, лополитов).

Это наиболее распространенные формы интрузий, которые формируются в толще земной коры.

Эффузивные тела

Такие тела образуются при застывании лавы, излившейся на сушу или дно океана. Их форма и протяженность зависят главным образом от вязкости и подвижности расплава.

Эффузивные образования делятся на такие виды:

• Лавовый поток
  Лава, излившаяся из кратера вулкана, чаще всего застывает в форме потоков разной протяженности: от 1-10 км для кислых расплавов до 60-80 км для текучей базальтовой лавы. Для кислых эффузивных пород характерна флюидальная текстура с «волнами», которые отражают медленное течение расплава по склону.
• Лавовый покров
  Такие тела образуются при трещинных извержениях, когда лава извергается не из кратера на вершине горы, а из расщелины в земной коре. Формируют их базальтовые лавы, которые при выходе на поверхность растекаются во все стороны от вулкана, накрывая землю раскаленным одеялом.>
• Лавовый купол
  Когда вязкая лава уже начала остывать, она с трудом выдавливается из подводящего канала и застывает прямо над ним, образуя выпуклый купол. Такой купол играет роль своеобразной пробки, которая закупоривает жерло вулкана и не выпускает из него раскаленные газы. Накапливаясь, они в итоге вырываются из вулкана под огромным давлением. Так происходят взрывные извержения вулканов.
• Некк
  Так называют вулканическую породу, заполнившую жерло вулкана. Когда склоны вулкана – как правило, сложенные более слабыми породами – разрушаются в результате эрозии, некки остаются в форме возвышающихся над землей столбов.

Теперь вы знаете, какие формы залегания магматических пород встречаются в природе.

В следующем разделе мы погрузимся в тему чуть глубже и поговорим о том, какие характеристики и свойства магматитов применяются для их диагностики (то есть определения вида породы) в геологии.

Свойства и характеристики магматических пород

При диагностике и описании магматических пород ученые могут учитывать самые разные признаки.

Вот основные из них:

• Структура
• Текстура
• Химический состав
• Минеральный состав
• Окраска (цвет)

Одни из них можно с уверенностью определить в полевых условиях с использованием простейших инструментов. Для других понадобится сложное лабораторное оборудование.

Рассмотрим каждый из этих признаков немного подробнее.

Структура

Структура – это одна из характеристик строения породы. Ее используют для того, чтобы описать степень раскристаллизации магматита и размер слагающих его кристаллов.

К распространенным структурам магматических пород относятся:

• Полнокристаллическая
  Эта структура характерна для интрузивных пород. Внешне полнокристаллические породы можно отличить по пятнистому окрасу, в котором различимы кристаллы отдельных минералов (кварца, полевых шпатов, роговой обманки, биотита и других). В зависимости от размера кристаллов структура может быть грубо- (свыше 2 см), крупно- (1-2 см), средне- (0,5-1 см) или мелкозернистой (0,1 – 0,5 см).
• Афанитовая (скрытокристаллическая)
  Такие породы сложены очень мелкими кристаллами, которые не различимы невооруженным взглядом. Они имеют более-менее однородный матовый окрас и немного шероховаты на ощупь. Афанитовые структуры характерны для гипабиссальных (жильных) и эффузивных пород, которые образовались в результате быстрого остывания магмы (лавы) на небольшой глубине или на поверхности Земли.
• Стекловатая
  Такая структура характеризуется отсутствием сформированных кристаллов – порода сложена вулканическим стеклом. Она встречается только у эффузивных пород, которые образовались в результате закалки лавы.
• Порфировидная
  Мелкозернистая полнокристаллическая структура, в которой встречаются отдельные вкрапления крупных кристаллов. Характерна для гипабиссальных и жильных пород.
• Порфировая
  Похожа на предыдущую, но вкрапления кристаллов здесь выделяются на фоне нераскристаллизованной (стекловатой) массы. Такая структура указывает на эффузивное происхождение породы.

Больше узнать об этих и других – более специфических – структурах магматитов вы можете в статье Структуры магматических пород.

Текстура

Это еще одна характеристика строения магматической породы. Ее всегда описывают в дополнение к структуре.

Под текстурой понимают особенности того, как слагающие породу компоненты ориентированы в пространстве и друг относительно друга.

Для магматических пород характерны такие текстуры:

• Массивная
  Характеризуется равномерным и неупорядоченным распределением минералов по всему объему породы. Самая распространенная разновидность текстуры, которая может быть присуща как интрузивным, так и эффузивным породам.
• Полосчатая
  В ней выделяются чередующиеся полосы, которые сложены кристаллами разного размера и/или минерального состава. В эффузивных породах возможно чередование стекловатых участков с полностью раскристаллизованными.
• Такситовая (пятнистая)
  В объеме породы на фоне основной массы встречаются участки, сложенные минералами другого состава и зачастую цвета.
• Пористая (пузыристая)
  Характеризуется наличием в породе пустот – пор. Поры образуются в результате выхода газов из остывающего расплава. Поэтому пористые структуры характерны для эффузивных и гипабиссальных пород, но не для плутонических.
• Миндалекаменная
  Это вторичная по происхождению текстура. Она возникает в тех случаях, когда пористый магматический камень омывается подземными водами. Растворенные вещества из воды оседают на стенках пор, и со временем на них нарастают кристаллы кварца, кальцита, халцедона, эпидота и других подобных минералов. В результате поры камня заполняются чужеродным веществом.

Разнообразие текстур магматических пород очень велико. Здесь мы рассмотрели только основные из них. Больше узнать по этой теме вы можете в статье Текстуры магматических пород.

Химический состав

Если разложить какую—то породу на мельчайшие составляющие, вы получите набор определенных химических элементов и соединений.

На его состав влияют:

• Состав исходного магматического расплава
• Дифференциация (разделение на различные по составу части) магмы в процессе застывания

Можно выделить относительно небольшой набор породообразующих (петрогенных) соединений, которые входят в состав большинства магматических пород.

К ним относятся:

• Оксид кремния – SiO₂ (кремнезем)
• Оксид алюминия – Al₂O₃ (глинозем)
• Оксид железа (II) – FeO
• Оксид железа (III) – Fe₂O₃
• Оксид марганца (II) – MnO
• Оксид магния – MgO
• Оксид титана (IV) – TiO₂
• Оксид кальция – CaO
• Оксид натрия – Na₂O
• Оксид калия – K₂O

На эти десять оксидов в совокупности приходится до 98% массы изверженной породы.

Есть два основных показателя химического состава, которые важны для классификации магматитов.

Изверженные породы делят на группы по:

• Кислотности
  Под ней подразумевается содержание (в процентах по массе) кремнезема. В зависимости от этого показателя порода может быть кислой, средней, основной или ультраосновной.
• Щелочности
  Она зависит от содержания в породе щелочных оксидов: K₂O и Na₂O. По этому показателю породы делят на нормально-, умереннощелочные и щелочные. При этом границы между ними зависят от содержания кремнезема. Например, основные породы считаются умереннощелочными при наличии 3-5% щелочных оксидов в составе, а кислые – не менее 8%. Большинство пород, которые встречаются в природе, относится к нормальнощелочным.

На этих двух показателях строится химическая классификация магматитов.

В таблице ниже вы можете ознакомиться с ней на конкретных примерах:

К определению химического состава обычно прибегают при диагностике вулканических пород, которые сложены преимущественно или только стеклом.

А если нужно определить вид плутонической породы, исследователи ориентируются на ее минеральный состав.

Минеральный состав

Минералы – это природные химические соединения, однородные по составу и свойствам. В составе породы они представлены в виде слагающих ее кристаллов.

В зависимости от содержания в породе минералы делятся на:

• Главные (породообразующие)
  В совокупности они формируют основную массу породы. На каждый из них приходится не меньше 5-10% от общего объема породы. Но в некоторых видах (например, в пироксенитах, дунитах, перидотитах) содержание одного главного минерала может достигать 60-90%.
• Второстепенные (акцессорные)
  Это примесные минералы, доля которых не превышает 3-5%. Их наличие или отсутствие не влияет на классификацию породы, но может сказываться на ее физических свойствах или окраске. Когда это важно, акцессорные минералы упоминают в названии породы (например, слюдяной гранит, кварцевое габбро).

Отметим, что деление на главные и второстепенные – это не постоянная характеристика минералов. Один и тот же минерал может быть породообразующим в одной породе и акцессорным – в другой. Например, для кислых гранитов кварц – породообразующий минерал, но в основных породах он встречается только в виде примеси.

В таблице ниже приведены минералы, характерные для пород различного состава:

Минеральный состав породы зависит от ее химического состава и определяет ее окраску. Подробнее об этом мы поговорим в следующем разделе.

Окраска (цвет)

У минералов есть свои диагностические признаки, по которым можно определить их вид. Один из них – это цвет.

В зависимости от окраски минералы делятся на:

• Светлые (лейкократовые, сиалические)
  В чистом виде (без примесей) они имеют бесцветную, белую, бежевую или сероватую окраску. К ним относятся кварц, калиевые полевые шпаты, плагиоклазы, фельдшпатоиды, нефелин.
• Темноцветные (меланократовые, мафические)
  Минералы темных расцветок (необязательно черной или серой), включения которых окрашивают породу в разные цвета. К ним относятся биотит, мусковит, роговая обманка, пироксены, оливин и многие другие.

Процентное содержание темноцветных минералов в породе также называют цветным числом. Оно изменяется в пределах от 0 до 100.

В зависимости от значения цветного числа породы делят на:

• 0-35 – лейкократовые
• 35-65 – мезократовые
• 65-90 – меланократовые
• 90-100 – ультрамеланократовые или ультрамафические

При этом соотношение светлых и темноцветных минералов в породе напрямую связано с ее химическим составом.

Эта взаимосвязь наглядно отражена в таблице ниже:

Таким образом, для магматических пород справедливо правило «чем кислее, тем светлее». И наоборот – основные и ультраосновные породы в полевых условиях можно отличить по их темной окраске.

Теперь вы имеете общее представление о том, какие показатели используют для диагностики и описания магматических пород. В следующем разделе мы в сокращенном виде приводим полную классификацию магматитов, которая принята в геологии.

Петрографическая классификация магматических пород: таблица

Разнообразие магматических пород на Земле чрезвычайно велико. Сейчас их уже открыто больше 600 видов, и это число продолжает расти. Породы, о которых мы говорили выше – всего лишь капля в море.

Чтобы систематизировать такое огромное количество пород, ученые-геологи разрабатывают сложные петрографические классификации. В России этой задачей занимается Межведомственный петрографический комитет при Российской академии наук.

В разработанной им классификации магматические породы делятся на:

• Классы
  Этот уровень классификации отражает условия образования и глубину залегания породы. На нем породы делятся на плутонические (глубинные), гипабиссальные (полуглубинные) и вулканические.
• Отряды
  Деление на отряды зависит от содержания кремнезема. Всего отрядов 5: ультраосновные, основные, средние, кислые и ультракислые (свыше 78% кремнезема). Низко- и некремнеземистые (с содержанием кремнезема ниже 30%) породы рассматриваются отдельно.
• Подотряды
  Подотряды пород выделяются на основании их щелочности: низко-, нормально—, умереннощелочные и щелочные.
• Семейства
  Этот уровень объединяет породы, схожие по соотношению кремнезема к сумме щелочей и минеральному составу.
• Виды
  На последнем уровне выделяются отдельные виды пород, которые характеризуются определенным минеральным и химическим составом: граниты, диориты, габбро, базальты и так далее.

С полной классификацией вы можете ознакомиться в «Петрографическом кодексе России» 2009 года издания.

А в таблице ниже мы приводим ее в обобщенном и сокращенном виде:

Теперь вы знаете, что из себя представляют магматические породы, как они образуются и какими свойствами обладают.

В последнем разделе статьи мы поговорим о том, какими особенностями обладают изверженные породы с точки зрения инженерной геологии.

Магматические породы как грунты

Грунтом в геологии называют самый верхний слой земной коры, на котором человек ведет свою инженерно-хозяйственную деятельность. То есть возводит дома, сооружает дороги, строит плотины и дамбы, прокладывает линии метро и различных коммуникаций.

От свойств грунта на определенной местности многое зависит. Они определяют, какую технологию строительства нужно выбрать и какие проблемы могут возникнуть во время этого процесса.

Актуальная классификация грунтов приведена в ГОСТ 25100-2020.

В соответствии с ней все грунты делятся на:

• Классы – по природе структурных связей
• Подклассы – по особенностям структуры
• Типы – по происхождению
• Подтипы – по условиям образования
• Виды – по вещественному составу
• Подвиды – по петрографическому составу
• Разновидности – по свойствам, определяемым в ходе геологических изысканий

Все магматические породы, которые залегают в месте своего образования (то есть не были раскопаны и куда-то перемещены), относятся к классу природных скальных грунтов.

Скальные грунты обладают такими свойствами:

• Высокая прочность
• Стойкость к деформациям
• Стойкость к размыванию водой
• Сложность в механической обработке

Они считаются надежными основаниями для возведения построек и не требуют дополнительного укрепления. Но разработка скальных массивов требует привлечения тяжелой техники. Больше узнать об этом вы можете в статье Виды грунта по трудности разработки.

В России с магматическими скальными грунтами можно встретиться на территории:

• Карелии
• Ленинградской области
• Урала
• Кавказа
• Алтая
• Саян
• Дальнего Востока
• Камчатки

В ходе геологических изысканий определяют вид и специфические свойства грунта в соответствии с ГОСТом.

Классификация изверженных пород по ГОСТ 25100 приведена в таблице:

Больше о свойствах и особенностях грунтов разного происхождения вы можете узнать в статье Виды грунтов в строительстве.

Подведем итог всему сказанному выше.

Магматические породы (магматиты) образуются из магматических расплавов и формируют каменные массивы в недрах Земли и на ее поверхности. Они составляют бо́льшую часть объема и массы земной коры. Эти породы служат источником полезных ископаемых и сырьем для изготовления строительных материалов.

По условиям образования магматиты делятся на интрузивные, эффузивные и пирокластические. В зависимости от содержания кремнезема они могут быть кислыми (граниты, риолиты), средними (диориты, андезиты), основными (габбро, базальты) и ультраосновными (дуниты, пироксениты, перидотиты).

При определении вида породы в полевых и лабораторных условиях учитываются такие ее характеристики как структура, текстура, химический и минеральный состав, цвет.

На данный момент насчитывается свыше 600 различных видов изверженных пород. Их многообразие отражено в петрографических классификациях.

Дата публикации: 20 апреля 2025 года