Co to jest gnejs? Skały metamorficzne. Pochodzenie, skład, właściwości i zastosowanie gnejsów

Gnejs to gruboziarnista skała pochodzenia metamorficznego o charakterystycznej strukturze naprzemiennych warstw różnych minerałów. W wyniku tego układu ma on wygląd pasmowy. Termin "gnejs" nie jest związany z określonym składem mineralnym, gdyż ten ostatni jest bardzo zmienny i zależy od protolitu (prekursora). Ta skała ma wiele odmian.

Co to jest gnejs

Jak wspomniano powyżej, nazwa "gnejs" jest wskaźnikiem tekstury, a nie kompozycji. Wiele skał metamorficznych mieści się w tej definicji, z pasmową strukturą odzwierciedlającą oddzielenie jasnych i ciemnych minerałów. Taki układ świadczy o twardości warunków powstawania wszystkich gnejsów.

Rozdzielenie minerałów następuje pod wpływem dość silnej migracji jonowej, która jest możliwa tylko w bardzo wysokich temperaturach (600-700°C). Drugim niezbędnym warunkiem jest silny nacisk, który prowadzi do pojawienia się pasków. Ponadto te ostatnie mogą być zarówno proste, jak i zakrzywione oraz o różnej grubości.

Inną charakterystyczną cechą tekstury gnejsu jest to, że jego pasy nie są ciągłymi arkuszami lub płytami, ale warstwami o strukturze ziarnistej. W większości przypadków granulki minerałów są widoczne gołym okiem.

Wizualnie gnejs może wyglądać inaczej. Każda odmiana tego typu skały ma unikalny wzór. Czarne i jasne warstwy mineralne mogą mieć kształt prosty, falisty lub nieregularny. W tym drugim przypadku ich układ wygląda chaotycznie. W niektórych kamieniach pasma są tak grube, że struktura gnejsu jest widoczna tylko na odpowiednio dużym kawałku skały.

Informacje ogólne

Gnejs to bardzo rozpowszechniony rodzaj skały, najbardziej charakterystyczny dla dolnych stref skorupy kontynentalnej. Jednak w niektórych miejscach często występuje na powierzchni. Występuje w tych rejonach świata, gdzie skały krystaliczne nie są przykryte przez skały osadowe (Skandynawia, Kanada itp.) i gdzie nie ma historii naturalnej. д.).

Odpowiedź na pytanie, czym jest gnejs, nie zawsze była bardzo jednoznaczna. Termin ten został po raz pierwszy użyty przez Agricolę w 1556 roku w odniesieniu do skały, która posiada żyły żelazonośne. Podwaliny pod współczesne użycie nazwy położył podobno w 1786 roku Wegener. Według tego uczonego gnejs to skała skaleniowa z miką kwarcową i gruboziarnistą strukturą łupkową.

Osobliwości skał metamorficznych

Skały metamorficzne to skały, które powstały w wyniku przeobrażenia prekursorów pochodzenia magmowego lub osadowego. Zmiany są spowodowane głównie procesami tektonicznymi, które powodują, że pewne obszary skorupy ziemskiej są poddawane wyższym temperaturom i ciśnieniom. Wywołuje to szereg procesów fizykochemicznych, które prowadzą do:

• rekrystalizacja - zmiany w orientacji, układzie i strukturze minerałów;
• odwadnianie;
• migracja rozwiązań;
• Przekształcenie jednego związku chemicznego w inny;
• wprowadzenie nowych składników kompozycji.

Skała macierzysta (osadowa, iglasta lub metamorficzna) uzyskuje zupełnie inne właściwości w wyniku. Stopień zmiany zależy od siły i czasu działania czynników powodujących przemianę.

Typowymi przykładami skał metamorficznych są kwarcyty, marmury i łupki powstałe odpowiednio z piaskowców, wapieni i iłów. Protolity magmowe i osadowe zachowują się inaczej podczas transformacji. Często metamorfizm przebiega w kilku etapach.

Gnejs jest przykładem wysokiej jakości skały metamorficznej. Oznacza to, że został uformowany w bardzo trudnych warunkach fizycznych.

Struktura i skład gnejsów

Jak wspomniano powyżej, skład składowy gnejsów jest dość zmienny. We wszystkich skałach tej grupy można jednak zidentyfikować szereg najbardziej rozpowszechnionych minerałów. Większość gnejsów opiera się na:

• skalenie (ortoklazy, plagioklazy);
• kwarc;
• Mika (biskowit, biotyt itp.). д.).

Może być obecna niewielka ilość hornblendy (augitu), jak również różne domieszki.

Spektrum minerałów może obejmować również:

• grafit;
• staurolit;
• kyanit;
• granaty;
• sillimanit;
• amfibole;
• porphyroblasty;
• epidot.

Ogólnie można powiedzieć, że strukturę gnejsu tworzą jasne i ciemne krzemiany, które tworzą nieregularne, podrównikowe pasma o grubości od 1 do 10 mm. Czasami jednak mogą być one znacznie grubsze. Sugeruje to, że taki gnejs uległ częściowemu przetopieniu lub wprowadzeniu nowego materiału. Takie zmiany zachodzą, gdy napotyka się inny rodzaj skały - migmatyt.

Pomimo dobrze rozwiniętego foliacji, główną właściwością gnejsów jest ciągłość. To dość mocna skała. Pod działaniem obciążeń nie rozszczepia się wzdłuż płaszczyzn laminacji, jak np. łupki. Tłumaczy się to tym, że w gnejsach mniej niż 50 % ziaren mineralnych uzyskuje regularną orientację. W efekcie powstaje dość szorstka struktura warstwowa. Rodzaj rozszczepienia jest jednym z kluczowych parametrów pozwalających określić, która skała jest gnejsem, a która filitem lub łupkiem.

Jasne pasma tworzą zwykle skalenie i kwarc, ciemne - minerały maficzne (hornblenda, piroksen, biotyt itp.).д).

Formacja skały

Gnejs powstaje w wyniku rekrystalizacji ziaren mineralnych pod wpływem silnego ciepła i ciśnienia. Proces ten zachodzi na granicy kolizji płyt i nazywany jest metamorfizmem regionalnym. W trakcie tych zmian ziarna mineralne zwiększają swoje rozmiary i dzielą się na paski, co sprawia, że skały są bardziej odporne.

Gnejsy mogą powstawać z różnych prekursorów, m.in:

• osady ilaste i piaszczyste;
• skały iglaste;
• złoża krzemowęglanów i węglanów.

Najbardziej typowym protolitem gnejsów są łupki. Pod wpływem temperatury i ciśnienia przekształca się w filit, następnie w łupki metamorficzne, a w końcu w gnejs. Procesowi temu towarzyszy przemiana składników ilastych skały macierzystej w mikę, które następnie ulegają rekrystalizacji w minerały ziarniste. Pojawienie się tego ostatniego uważa się za granicę przejścia do gnejsu.

Jednym z częściej występujących protolitów jest diaryt. Granit, który w wyniku działania wysokiej temperatury i ciśnienia staje się pasiasty, może również służyć jako prekursor. Gnejsy te nazywane są gnejsami granitowymi. Podczas jego powstawania praktycznie nie zachodzą przemiany mineralogiczne. Zmiany mają w przeważającej mierze charakter strukturalny.

Gnejs granitowy powstaje również w wyniku metamorfizmu niektórych skał osadowych. Produkt końcowy ich przemian ma strukturę pasmową i skład mineralogiczny zbliżony do granitu.

Klasyfikacja

Klasyfikacja skały opiera się na czterech cechach gnejsów:

• rodzaj protolitu;
• nazwa protolitu;
• skład mineralny;
• struktura i tekstura.

Podwójny termin jest zwykle używany do oznaczenia odmiany skały. Na przykład obecność słowa gnejs w jego nazwie "granitowy" wskazuje, że taki gnejs powstał z granitu, a "dioryt" - dioryt. W tym przypadku termin kwalifikacyjny odpowiada konkretnemu protolitowi.

Klasyfikacja według rodzaju skały macierzystej jest szersza. Zgodnie z nim wszystkie gnejsy dzieli się na dwa rodzaje:

• Ortognejs - utworzony ze skał iglastych;
• paragnejsy - wywodzą się ze skał osadowych.

Według składu mineralogicznego rozróżniają następujące gnejsy:

• piroksen;
• alkaliczny;
• Amfibol;
• biotyt;
• mikowy;
• muskowit;
• plagiognejsy.

Jeżeli przed słowem "gnejs" skład komponentów uważa się za konwencjonalny (skaleń, kwarc, biotyt).

Klasyfikacja strukturalna charakteryzuje formę i układ warstw. Ciemne i jasne pasy mogą tworzyć różne faktury i dlatego rozróżnia się gnejsy arborealne, liściaste, pasmowe i inne.

Właściwości fizyczno-mechaniczne

W obrębie grupy gnejsów stopień uwapnienia poszczególnych skał jest dość zróżnicowany, dlatego wskaźniki właściwości fizyczno-mechanicznych są bardzo zróżnicowane. Eksperymentalnie ustalono następujące wartości głównych cech:

• gęstość 2650-2870 к g/m³;
• absorpcja wody - 0,2-2,3 %;
• porowatość 0,5-3,0 %.

Ogólnie gnejs można określić jako ciężką, twardą i szorstką skałę o dużej gęstości i wyraźnej strukturze warstwowej, odporną na rozszczepianie. Twardość tego kamienia jest porównywalna do stali.

praktyczne zastosowanie

Gnejs jest szeroko jest stosowany w budownictwie i projektowanie krajobrazu. Większość tego kamienia jest używana zrobić żwir i kamień kruszony, ale ta skała też się nadaje:

• dla fundacji;
• do produkcji płytek;
• Chodniki, nasypy;
• jako kamień ziemny.

Pozytywne cechy gnejsu jako materiału budowlanego to jego trwałość i odporność na działanie powszechnie stosowanych kwasów. Estetyka uroda tego kamienia sprawia, że nadaje się on do produkcji płyt okładzinowych. Gnejs jest często używany jako substytut granitu, ten pierwszy jest znacznie droższy do uzyskania.