2. 3. Плотность магматических пород
Основными факторами, определяющими плотность горных пород, являются: минералогический и химический состав главных породообразующих минералов; структурно-текстурные особенности; степень диагенеза и метаморфизма /4,6,8/.
Плотность магматических пород зависит главным образом от состава пород и растет с увеличением их осносвности:
· у кислых пород (64-78 % кремнезема SiO2) плотность 2,5 – 2,7 г/см3;
· у основных (44-53%) пород 2,8 – 3 г/см3;
· ультраосновных (<44%) пород 3,0-3,3 г/см3 .
Возрастание плотности пород в нормальном ряду гранит-перидотит происходит в результате постепенного уменьшения содержания микроклина и кварца, увеличения количества основности плагиоклазов, появление пироксенов. При одинаковом количестве кремнезема плотность пород щелочного ряда ниже плотности пород нормального ряда, что объясняется высоким содержанием щелочных элементов с большим атомным радиусом, обусловливающим менее плотную упаковку атомов.
В плотностном отношении интрузивные породы одного типа достаточно однородны и сравнительно хорошо выдержаны. Их плотность слабо зависит от структурно-текстурных особенностей и возраста. Некоторое увеличение плотности наблюдается при наличии значительного количества акцессорных рудных минералов.
Примеры плотности изверженных и магнитных пород с увеличением основности:
Туф средняя плотность 1,8 г/см3;
Гранит от 2,52 г/см3 до 2,81 г/см3 , средняя 2,67 г/см3 ;
Сиенит 2,63 г/см3 до 2,9 г/см3 , средняя 2,76 г/см3 ;
Диорит 2,8 г/см3 до 3,11 г/см3 , средняя 2,96 г/см3 ;
Перидотит 3,15 г/см3 до 3,28 г/см3 , средняя 3,23 г/см3
Дунит 3,25 г/см3 до 3,33 г/см3 , средняя 3,39 г/см3 .
Эффузивные породы в целом подчиняются тем же закономерностям, что и интрузивные: плотность увеличивается от кислых к ультроосновным образованиям. Однако вследствие более высокой пористости плотность эффузивных пород меньше плотности их интрузивных аналогов.
2.4. Плотность метаморфических пород.
Под метаморфизмом понимают глубокое изменение и преобразование горных пород, происходящее под воздействие различных эндогенных процессов/4,6,8/.
Главными факторами метаморфизма горных пород являются: температура, давление всестороннее, и гидростатическое (в значительной степени определяется глубиной), стресс (давление, ориентированное в одном направлении или одностороннее), химически активные флюиды и газы, выделяющие из внедряющихся магм и поступающие с больших глубин из мантии.
Повышение температуры может быть связаны с погружением горных пород на большую глубину по мере накопления мощных осадков, тепловым воздействием магмы, проникающей в земную кору, местным повышением теплового потока, поступлением глубинных флюидов и др. процессами.
Давление приводит к деформации минералов и вызывает закономерную
пространственную ориентировку их в горных породах. Благодаря деформации возникают пути для перемещения паров воды и газов, что увеличивает интенсивность химических реакций.
Стресс способствует перекристаллизации минералов и горных пород.
В зависимости от сочетания перечисленных факторов форма проявления метаморфизма весьма разнообразна.
При метаморфических преобразованиях горных пород, приспосабливающихся к новым термодинамическим условиям, происходит изменение их физических свойств и, прежде всего, плотности.
Плотность изменяется за счет структурных перестроек при изохимических процессах. Изохимическим метаморфизмом (ísos - равный) называют метаморфизм, когда не происходит привноса и выноса химически активных веществ (или их мало), состав горных пород почти не изменяется (например, преобразование известняка в мрамор) или изменяется в незначительной степени.
В том случае, когда метаморфические изменения сопровождаются значительным привносом вещества и выносом вещества, происходит замещение одних минералов другими, то есть происходит метасоматоз. Изменение химического состава тоже приводит к изменению плотности.
Динамометаморфизм (дислокационный), или катакластический (от греч. катаклазо - разрушаю) метаморфизм (приразломный) — происходит в верхних зонах земной коры, главным образом под влиянием сильного одностороннего давления - стресса. Он связан с тектоническими движениями, вызывающие разрывы в земной коре и перемещение по ним отдельных блоков. Вследствие этого катакластический метаморфизм локализуется вдоль разрывных тектонических нарушений, особенно с полого падающими поверхностями сместителей. В процессе перемещения пород по разломам при сравнительно низкой температуре происходит их разрушение и дробление. Изменяются текстурно-структурные особенности пород, но минеральный состав почти не меняется (или в малой степени). Все это сопровождается понижением плотности за счет текстурных изменений.