Що таке гнейс? Метаморфічні гірські породи. Походження, склад, властивості і застосування гнейсів

Гнейс-грубозерниста порода метаморфічного походження з характерною структурою у вигляді чергуються шарів різних мінералів. В результаті такого розташування він має смугастий вигляд. Термін "гнейс" не асоціюється з певним мінеральним складом, оскільки останній сильно варіюється і залежить від протоліту (попередника). Ця гірська порода має безліч різновидів.

Що таке гнейс

Як вже було зазначено вище, найменування "гнейс" є показником текстури, а не компонентного складу. Під це визначення потрапляють безліч метаморфічних порід з смугастої структурою, що відображає поділ світлих і темних мінералів. Такий тип розташування свідчить про жорсткість умов формування всіх гнейсів.

Поділ мінералів відбувається при досить сильній міграції іонів, яка можлива лише при дуже високій температурі (600-700 ° C). Другим необхідною умовою є сильний тиск, який призводить до появи смужок. Притому останні можуть бути як прямими, так і викривленими і мати різну товщину.

Характерною рисою гнейсової текстури є також те, що її смуги являють собою не суцільні листи або пластини, а шари з зернистою структурою. У більшості випадків мінеральні гранули видно неозброєним оком.

Візуально гнейси можуть виглядати по-різному. Кожна різновид породи даного типу має унікальний малюнок. Чорні і світлі мінеральні шари можуть бути прямими, хвилястими або мати неправильну форму. В останньому випадку їх розташування виглядає хаотичним. У деяких каменях смуги настільки товсті, що гнейсова структура видно тільки на шматку породи досить великого розміру.

Загальні відомості

Гнейс-дуже поширений тип гірської породи, найбільш характерний для нижніх зон континентальної кори. Однак у деяких місцях він часто знаходиться на поверхні. Таке зустрічається в тих частинах земної кулі, де кристалічні породи не покриті шаром осадових (Скандинавія, Канада і т. д.).

Відповідь на питання, Що таке гнейс, не завжди був однозначним. Вперше цей термін вжито Агріколою в 1556 році для позначення гірської породи, що має залізовмісні жили. Основи сучасного вживання цієї назви імовірно заклав в 1786 році Вегнер. Він визначав гнейс як породу польового шпату з кварцовою слюдою і крупно-сланцеватой структурою.

Особливості метаморфічних гірських порід

Метаморфічними називають гірські породи, які утворюються в результаті перетворення попередників магматичного або осадового походження. Зміни переважно пов`язані з тектонічними процесами, які призводять до того, що певні ділянки земної кори потрапляють в умови підвищених температури і тиску. Це запускає ряд фізико-хімічних процесів, які призводять:

• до перекристалізації-зміні орієнтації, розташування і структури мінералів;
• зневоднення;
• міграції розчинів;
• перетворенню одних хімічних сполук в інші;
• впровадження нових компонентів складу.

В результаті вихідна порода (осадова, магматична або ж метаморфічна) набуває зовсім інші властивості. При цьому ступінь зміни залежить від сили і тривалості впливу факторів, що викликають перетворення.

Типовими прикладами метаморфічних порід є кварцит, мармур та глинистий сланець, утворені відповідно з пісковика, вапняку та глини. Магматичні і осадові протоліти при перетворенні поводяться по-різному. Часто метаморфізм здійснюється в кілька стадій.

Гнейс-приклад метаморфічної гірської породи високої якості. Це означає, що він формувався в дуже жорстких фізичних умовах.

Структура та склад гнейсу

Як вже було зазначено вище, компонентний склад гнейсу досить варіабельний. Однак у всіх породах цієї групи можна виділити ряд найбільш зустрічаються мінералів. Основу більшості гнейсів складають:

• польовий шпат (ортоклаз, плагіоклаз) ;
• кварц;
• слюди (бісковіт, біотит і т. д.).

У невеликій кількості може бути присутнім рогова обманка (авгіт), а також різні домішки.

У мінеральний спектр можуть також входити:

• графіт;
• ставроліт;
• кіаніт;
• гранат;
• силіманіт;
• амфіболи;
• порфіробласти;
• епідот.

Узагальнено можна сказати, що структура гнейсу формується світлими і темними силікатами, які утворюють нерегулярні підпаралельні смуги товщиною від 1 до 10 мм. Однак іноді вони можуть бути набагато товщі. Це говорить про те, що такий гнейс зазнавав часткове плавлення або введення нового матеріалу. Такі зміни відбуваються при переході до іншого типу породи-мігматиту.

Незважаючи на добре розвинену шаруватість, ключовою властивістю гнейсу є цілісність. Це досить міцна порода. Під впливом навантажень вона не розколюється уздовж площин шарування, як, наприклад, сланець. Це пояснюється тим, що правильну орієнтацію в гнейсі отримують менше 50 % мінеральних зерен. В результаті формується досить груба шарувата структура. Характер розщеплення-один з ключових параметрів, за яким можна визначити, яка порода-гнейс, а яка-Філіт або сланець.

Світлі смуги зазвичай утворені польовим шпатом і кварцом, а темні-мафічними мінералами (рогова обманка, піроксен, біотит і т.д).

Формування породи

Гнейс утворюється в результаті перекристалізації мінеральних зерен при сильному нагріванні і тиску. Цей процес відбувається на межі зіткнення плит і називається регіональним метаморфізмом. В ході таких змін мінеральні зерна збільшуються в розмірах і поділяються на смуги, що робить породу більш стійкою.

Гнейс може формуватися з різних попередників, включаючи:

• глинисті та піщані відкладення;
• магматичні породи;
• силіко-карбонатні та карбонатні відкладення.

Найбільш типовий протоліт гнейсу-сланець. Під впливом температури і тиску він перетворюється в Філіт, потім в метаморфічний сланець і нарешті в гнейс. Цей процес супроводжується перетворенням глинистих компонентів вихідної породи в слюди, які в результаті перекристалізації перетворюються в гранульовані мінерали. Поява останніх вважається кордоном переходу в гнейс.

До досить поширеним протолітів відносять також діарит. В якості попередника може служити і граніт, який в результаті впливу високої температури і тиску набуває смугасту структуру. Такий гнейс називають гранітним. При його формуванні мінералогічних перетворень практично не відбувається. Зміни носять переважно структурний характер.

Гранітний гнейс також утворюється в результаті метаморфізму деяких осадових порід. Кінцевий продукт їх перетворення має смугасту структуру і мінералогічний склад, подібний граніту.

Класифікація

Класифікація породи заснована на чотирьох характеристиках гнейсу:

• тип протолита;
• назві протолита;
• мінеральному складі;
• структурі і текстурі.

Для позначення різновиду породи зазвичай використовують подвійний термін. Наприклад, наявність в назві слова "гранітний" вказує на те, що такий гнейс утворився з граніту, а "диоритный" - з діориту. В даному випадку уточнюючий термін відповідає конкретному протоліту.

Класифікація за типом породи-попередника більш широка. Згідно з нею все гнейси поділяють на два види:

• ортогнейси-сформувалися з магматичних порід;
• парагнейси-походять з осадових порід.

За мінеральним складом розрізняють наступні види гнейсів:

• піроксенові;
• лужний;
• амфіболові;
• біотитові;
• двослюдяні;
• мусковидные;
• плагіогнейси.

Якщо перед словом "гнейс" не варто уточнюючий термін, то компонентний склад умовно вважається класичним (польовий шпат, кварц, біотит).

Структурна Класифікація характеризує форму і розташування шарів. Темні і світлі смуги можуть формувати різні текстури, в зв`язку з чим розрізняють деревовидні, листові, стрічкові гнейси та ін.

Фізико-механічні властивості

В межах групи гнейсів ступінь рассланцованности різних порід варіюється в досить широких межах, в зв`язку з чим показники фізико-механічних властивостей сильно коливаються. Експериментально були встановлені наступні значення для основних характеристик:

• щільність - 2650-2870 до г / м³;
• водопоглинання-0,2-2,3 %;
• пористість-0,5-3,0 %.

Загалом гнейс можна охарактеризувати як важку, міцну та грубу на дотик породу з високою щільністю та чітко шаруватою структурою, стійкою до розщеплення. Твердість цього каменю порівнянна зі сталлю.

Практичне застосування

Гнейс широко застосовують в будівництві і ландшафтному дизайні. Більшість цього каменю використовується для виготовлення гравію і щебеню, однак ця порода також підходить:

• для кладки фундаментів;
• для виготовлення плитки;
• для облицювання тротуарів, набережних;
• в якості бутового каменю.

Плюсами гнейсу як будівельного матеріалу є його міцність і стійкість до впливу побутових кислот. Естетичний краса цього каменю робить його придатним для виготовлення облицювальних плит. Гнейсом часто замінюють граніт, оскільки видобуток останнього обходиться набагато дорожче.