Как появился гранит

Глобальные геологические процессы, сотни миллионов лет протекавшие в недрах остывающей планеты, привели к образованию земной коры, формированию континентальных плит и возникновению современного ландшафта. Материалы для этих невероятных по своим масштабам преобразований природа создавала в ходе тех же процессов. Спрессованные под колоссальным давлением расплавленные породы меняли свою кристаллическую решетку, химический состав и застывая приобретали высокую прочность и уникальные физические и механические характеристики.

Один из таких природных материалов – гранит. Эта порода, состоящая более чем на половину из полевых шпатов (Ca-Na, K-Na), на четверть из кварца (SiO2) с незначительными добавками различных темноцветных минералов (Fe-Mg силикаты), покрывает вместе с близкими ей по происхождению базальтами до ¾ земной поверхности.

Происхождение породы

Развитие представлений и теорий о происхождении гранитов восходит к временам зарождения геологии как науки. Повышенный интерес к этой породе продиктован как поисками научного обоснования ее своеобразного распределения по земному шару — граниты повсеместно встречаются на континентах и практически отсутствуют в составе океанической коры, так и вполне прагматичным целями – частыми спутниками гранитов являются залежи таких полезных ископаемых как молибден, олово, цинк, вольфрам, свинец.

Секрет искусственного гранита Санкт-Петербурга практически разгадан… Фильм 9

Две наиболее детально проработанные теории образования гранитов:

• кристаллизационной дифференциации — процесс остывания гранитного расплава (магмы) и формирования в нем кристаллов;
• трансформационная – преобразование осадочных и сопутствующих пород под действием высокого давления и температуры при их погружении в земную кору в результате тектонических сдвигов (процесс гранитизации).

Широкое распространение гранитов в пределах крупнейших горных систем подтверждает связь гипотезы о гранитизации с учением о геосинклиналях. Скопление осадочных и вулканических пород в ложе геосинклинали, их разогревание и плавление за счет близости к магматическим слоям приводит к инверсии геосинклинали и, как следствие, к образованию гранитных интрузий.

Свойства

Минералы в составе гранитов, подразделяются на основные (породообразующие) и второстепенные.

Минералогический состав гранита

Породообразцющие минералыВторостепенные минералы

ортоклаз	биотит
плагиоклаз	роговая обманка
кварц

Структура.

По степени кристалличности – полнокристаллическая (сформировавшаяся в результате постепенного остывания в глубинных слоях),

По размерам зерен – крупнозернистая (0,5 -1,0 см), среднезернистая (0,1-0,5 см) и мелкозернистая (0,05- 0,1 см).

По относительным размерам зерен – равномерно и неравномернозернистые. Среди последних отдельно стоят:

• порфировидные – содержат кристаллы больших размеров в общей массе полнокристаллической породы.
• порфировые – с равномерно сформированными кристаллами (фенокристами) в сплошной афанитовой массе.

По структуре зерен и степени взаимодействия входящих минералов – гранитовая, образованная идиоморфными плагиоклазом и цветными минералами, и ксеноморфными кварцем и полевыми шпатами.

Гранит Осторожно химический состав Химический анализ гранита

Текстура – массивная, характерная для магматических пород с небольшой пористостью. Ее главный признак – высокая однородность распределения минералов вследствие равномерного затвердевания.

Физические свойства

№ п/пПараметрЕд. измеренияЗначение

1	пористость	%	1-3
2	плотность	кг/м3	2610-3000
3	сопротивление сжатию	Мпа	250-300
4	твердость (по шкале Мооса)	ед.	6,5-7,0
5	влагопоглощение	%	0,1-0,2
6	устойчивость к перепадам температур	циклы	50-200
7	сопротивление истиранию	г/см2	0,1-0,2
8	температура плавления	оС	1200- 1260

Разновидности

Общее количество известных на сегодняшний день видов гранита превышает сто. В это число входят разновидности, отличающиеся составом, структурой и текстурой.

По составу породообразующих минералов граниты разделяют на:

• ортоклазовый;
• микроклиновый.

Второстепенные минералы в составе породы образуют такие разновидности:

• биотитовый;
• роговообманковый;
• графитовый;
• пироксеновый;
• слюдяной;
• кродиеритовый;
• авгитовый;
• диопсидовый.

Аляскит – разновидность гранита, которая не содержит вспомогательных темноцветных минералов.

Лейкогранит содержит их в минимальных количествах.

Различия в структуре и текстурные особенности гранитов позволяют выделить:

• порфировидные – характеризуются включением изометричных или удлиненных вкраплений кварца, ортоклаза или микроклина отличных от основной массы;
• гнейсовые – содержат зерна роговой обманки призматической формы или параллельно ориентированные кусочки слюды;
• пегматоидные – отличаются наличием крупноразмерных кристаллов кварца и зерен полевого шпата (до 3 см).
• рапакиви – разновидность порфировидного гранита с многочисленными включениями крупного ортоклаза красного цвета в массиве породообразующих и вспомогательных минералов.

Месторождения

Природа образования гранитов способствовала их широкому распространению по территории всех континентов. Чаще всего встречаются на территориях горных систем:

• плато Озарк, Скалистые горы, горы Блэк Хиллс – Северная Америка;
• Саяны, Урал, Памир, Тянь Шань – Российская Федерация;

Наиболее близкие к поверхности залежи гранитов находятся в местах, где укрывающие их древние породы подверглись интенсивному выветриванию и вымыванию – Прибайкалье, Приазовье, Карелия, Якутия, Правобережная Украина.

География добычи гранитов необычайно обширна:

• Шотландия и Великобритания – традиционно поставляют серые граниты;
• Южно Африканская Республика – красные сорта;
• Намибия, Эфиопия и Сомали – добывают красный и темно-синий гранит «африка блю»;
• Аргентина – поставляет на рынок граниты высокой декоративности и качества;
• Китай – здесь производят более 90 разновидностей всех цветов и рисунков.

В России основные гранитные карьеры сосредоточены:

• в Карелии – Дымовское, Кашина Гора, Сопка Бунтина, Кирикован-1, Кашина Гора;
• на Урале – Южно Султаевское, Камбулатовское, Исетское.

Применение

Сферы применения гранитов по своему разнообразию не уступают количеству его разновидностей.

Гранитный щебень находит применение во всех видах строительства – дорожном, жилищном, промышленном.

Брусчатка гранитная, бордюрный камень, плиты мощения гранитные – используется при благоустройстве тротуаров, площадей и улиц городов.

Плитка облицовочная из гранита – находит применение для внутренней и внешней отделки зданий, квартир, частных домов.

Из гранитных блоков изготавливают памятники, мемориальные комплексы, скульптуры и другие произведения искусства.

Источник: goodstones.ru

гранит — из чего состоит, какой у него возраст?

Гранит считается одним из самых древних горных пород на нашей планете. Он появился порядка 300 млн лет назад. Имеет магматическое происхождение. Образуется глубоко под землей на глубине более двух — трёх километров.

Граниты залегают в верхней части земной коры и не присутствуют на дне океанов. Самые молодые минералы датируются возрастом 1-2 млн. лет, самые древние – 3,8 млрд. лет. Первоначально гранитные породы не выходили на поверхность, но сегодня граниты обнажены благодаря подъему пород.

Кольский полуостров. Скала из гранита. Яндекс картинки

Американский геолог Н. Боуэн предложил следующую теорию образования гранита, которая является основной на данный момент.

Он связал происхождение этой горной породы с кристаллизацией базальтовой магмы. Это объясняет, откуда гранит мог взяться на Земле, если его нет на других планетах и спутниках Солнечной системы, ведь базальтовые породы там есть. Кристаллизация минералов в базальтовой магме идет в определенной последовательности, которая была названа «рядом Боуэна». Происходит постепенное обогащение расплава различными легкоплавкими химическими элементами – натрием, калием, кремнием. Результатом этого процесса и становится гранит.

Одним из подтверждений данной теории на сегодняшний день является анализ магмы, выброшенной на поверхность современными вулканами. Ее состав идентичен составу гранита.

Из чего состоит гранит?

Гранит — это всегда только комбинация полевого шпата и кварца. Разница только в их процентном соотношении.

Основным веществом, определяющим цвет камня, является полевой шпат: микроклин, ортоклаз и плагиоклаз. Кроме этого, в состав гранита входят кварц, слюда и амфиболы.

Полевой шпат микроклин. Яндекс картинки

Полевой шпат ортоклаз. Яндекс картинки

Полевой шпат плагиоклаз. Яндекс карти

Кварц. Яндекс картинки

Слюда. Яндекс картинки

Амфиболы. Яндекс картинки

Как эти минералы влияют на цвет гранита.

Черно-белый. Крапчатая порода – результат равных долей шпата, амфиболы и кварца.

Черно-белый гранит. Яндекс картинки

Белый. Чисто белого гранита в природе нет, под этим термином подразумевают светло-серые и желтоватые породы. Такие оттенки придают камню молочно-белый кварц и светлый полевой шпат.

Белый гранит. Яндекс картинки

Красный. Это красный гранит с обилием калиевого шпата. Красный оттенок материалу придает оксид железа.

Красный гранит. Яндекс картинки

Серый. Слоистый камень с пятнистым рисунком, состоящий преимущественно из плагиоклазов.

Серый гранит. Яндекс картинки

А вы знали, что гранит.

• Долговечен. Первые признаки износа изделий из гранита проявляются только через 500 лет.
• Высокопрочен. Предел прочности при сжатии 300 МПа. Например, прочность на сжатие самого прочного бетона составляет 39,29 МПа. Гранитный камень выдерживает 2200 кг на 1 см².
• Устойчив к природным явлениям. Камень из гранита выдерживает 300 циклов заморозки и оттаивания. Идеальный материал для наружных работ.
• Водонепроницаем. Коэффициент водопоглощения минерала равен 0,05–0,17%. Он практически не впитывает влагу. Идеален для строительства фонтанов, бассейнов.
• Среднеогнестоек. Прямого контакта с огнём камень не выдерживает. Начинает трескаться при температуре 600°C. Но для облицовки каминов подходит, т.к. температура там редко превышает 120°C.

Где используют гранит?

Изготовление брусчатки и др.

Это очень распространенный и в то же время уникальный природный минерал, которому уже много миллионов лет.

Источник: argosplus.ru

Как образовался гранит?

«На самом деле почти все, чему еще десять лет назад учили о гранитном магматизме, перевернуто с ног на голову». 1 Так заключает Джон Клеменс (John Clemens) в своей обзорной статье о происхождении гранита, опубликованной в Великобритании в Трудах ассоциации геологов (Proceedings of the Geologists’ Association).

В своем введении к статье Клеменса и сопутствующей дискуссии член редакционного совета У. Д.Френч (W.J. French) объясняет, что происхождение гранита было предметом для споров еще до Джеймса Хаттона (1726-1797). Суммировав бурные обсуждения от 1950-х годов и по сей день, Френч смело заявил, что с докладом Клеменса «гранитная полемика заканчивается»!

Конфликт с Библией

Уже более века геологи признают, что граниты формировались медленно на протяжении миллионов лет. Любое предположение о том, что библейский рассказ с его 6000-летним периодом следует воспринимать всерьез, было отвергнуто как абсурд.

Геолог Пол Блейк (Paul Blake) в бюллетене Австралийского геологического общества (Australian Geological Society) утверждал, что образование гранита означает, что любая геологическая модель, основанная на «библейском мифе о потопе», абсурдна, и «все имеющиеся доказательства противоречат таким идеям». 2 Он иллюстрирует свою точку зрения, используя как пример гранитные обнажения:

«Полевые соотношения (в этой области Австралии) показывают, что в последовательности есть два совершенно отдельных гранитоидных интрузивных события, каждому из которых требуется, по крайней мере, 3 500 лет для охлаждения. Как д-р Уокер помещает 7000 лет охлаждения гранитоида в 60 дней? Если д-р Уокер не сможет найти способ образования прохладных и неровных гранитоидов в течение нескольких дней, то его модель не выдержит проверки». 2

Рисунок 1. Модель происхождения гранита:

1. Частичное плавление исходной породы глубоко внутри коры
2. Отделение магмы от твердого остатка
3. Перенос магмы в дамбах в верхнюю кору
4. Накопление магмы в магматических образованиях
5. Кристаллизация магматических образований
6. Охлаждение магматических образований.

Но, по мнению Клеменса, представления о медленном и постепенном образовании гранита ошибочны:

«Давно лелеемая картина гранитных диапиров (шаров магмы), медленно проталкивающихся к верхней коре и останавливающихся в процессе затвердевания, сменилась совершенно другой картиной узких питающих дамб, месяцами пробивающих себе путь наверх, пульсирующих магмой и питающих быстро растущие магматические образования». 1

Удивительно, но Клеменс предполагает, что вера в старую Землю долгое время вела ход мыслей по неправильному пути. Он утверждает, что идея о том, что Земле 4,6 млрд лет, имела «психологический эффект искушения рассматривать геологические процессы как медленные и непрерывные. В конце концов, есть еще столько времени».

Он приходит к выводу, что граниты относятся к возрастающему числу геологических процессов, которые были «катастрофическими по своей внезапности».

Клеменс исследовал магматические скальные процессы большую часть своей профессиональной карьеры. Он специализировался на кристаллических породах, в частности гранитах, и применял полевой, геохимический, изотопный и экспериментальный подходы к пониманию их происхождения.

Один из авторов, приглашенный для обсуждения статьи Клеменса, Уоллес Питчер (Wallace Pitcher), сделал небольшое исключение из идеи, что взгляды Клеменса являются новыми. Питчер, который исследовал гранитную проблему более 60 лет, сказал, что он «давно отказался от идеи вертикально обширных, глубоко сидящих пирамидальных батолитов, представляя вместо этого связанные дамбой магматические камеры, самозаполняющиеся импульсивно». 3

Обратите внимание на слово «импульсивно», предполагающее, что в этом была замешана динамика коры.

Вся суть в том, что граниты формируются быстро, гораздо быстрее, чем предполагалось ранее, о чем креационисты уже сообщали. 4

Производство магмы

Гранитная магма является результатом плавления или частичного плавления уже существующих нефтематеринских пород (рис. 1). Второй шаг заключается в том, что расплав должен быть отделен от твердого остатка и собран в тела. Данные свидетельствуют о том, что процесс сегрегации расплава протекает быстро. 5

Клеменс объясняет, что метаморфические породы гранулитовой фации 6 считаются твердым остатком от процесса частичного плавления и сегрегации расплава. Таким образом, поскольку гранитная магма была произведена быстро, то связанный с ней метаморфизм также был быстрым.

Минеральные превращения, которые происходят во время метаморфизма, являются результатом химических реакций, и им нужно много воды, чтобы обеспечить свободный обмен ионами. При соответствующих физических условиях химические реакции протекают быстро.

Перемещение магмы

Кроме того, поскольку расплавы образуются глубоко в коре, магма должна была пройти десятки километров вверх. Как это происходит частично зависит от физических свойств расплавов, которые могут быть довольно сложными. Некоторые результаты были неожиданными.

Расчеты вязкости показали, что свойства течения гранитной магмы остаются относительно незатронутыми наличием кристаллов. 7

Кроме того, для подъема магмы на поверхность установлено, что критические ширины дамб довольно малы, порядка 1-2 м. Другими словами, узкие дамбы могут быть очень эффективными транспортерами гранитной магмы в коре. 7

С моделью дамбы скорость подъема гранитной магмы могла меняться меньше, чем на 10% в широком диапазоне составов. 7

Кристаллы, которые формируются в гранитной магме, могут фактически рассасываться во время и после подъема. Это означает, что любые остатки исходной породы (резистита) могут быть разрушены во время подъема, что приводит к снижению вязкости магмы. Фактически, скорость подъема может увеличиваться во время самого подъема, а это означает, что магма будет ускоряться, а не замедляться. 7

Магма может транспортироваться через уже существующие структуры, такие как сдвиги и стыки. Однако ранее существовавшие структуры не обязательны, поскольку плавучесть магмы в вертикальных трещинах приведет к их распространению. Любое внезапное разрушение стены приведет к восходящему распространению верхушек трещин и подъему потоку магмы.

Итак, сколько времени требуется, чтобы магма поднялась на 20 км в коре? При типичных свойствах магмы и коры это может быть от пяти часов до трех месяцев. Клементс говорит:

«Такие быстрые темпы подъема явно ничтожны в масштабе геологического времени. Это сделало бы подъем гранитной магмы фактически мгновенным процессом . ». 8

Сколько времени потребуется, чтобы построить огромные магматические образования? По словам Клеменса, дамба шириной 3 м и длиной 1 км (в плане) может построить батолит 1000 км 3 за 1200 лет.

«Огромные батолиты можно быстро создать с помощью относительно небольших дамб или труб, которые подключаются к источникам магмы на многие десятки километров ниже». 8

Клеменс описывает, как кристаллы в некоторых гранитах расположены в узорах, напоминающих текстуры в осадочных породах: градуированные слои, перекрестные слои, структуры очистки и заполнения, структуры пламени и завихрения или анклавы кристаллов. 9

Согласно Клеменсу, они «свидетельствуют о текучем характере магмы». Но они делают даже больше. Они указывают на то, что магма текла, когда кристаллы оседали, и что поток пульсировал. Они поддерживают концепцию, что батолиты быстро заполняются во время тектонических нарушений.

Кристаллизация магмы

Другая идея, которую Клеменс «переворачивает с ног на голову», заключается в том, что крупные кристаллы в граните растут медленно в течение длительных периодов времени. Этот аргумент уже давно используется против достоверности библейской временной шкалы, но он был опровергнут ранее. 10 Клеменс также отмечает, что кристаллизация может проходить намного быстрее, чем ранее представлялось:

«Экспериментально измеренные скорости показывают, что 5-миллиметровый кристалл плагиоклаза мог вырасти не менее чем за 1 час, но, вероятно, не дольше чем за 25 лет». 11

Охлаждение магматических образований — это еще один геологический процесс, который, как говорят, занимает миллионы лет, но современное геологическое понимание геометрии магматических образований изменилось.

Рисунок 2. Свечение (ореол) полония. Фото: Марк Армитаж Недавние геологические и геофизические наблюдения показали, что мировые гранитные образования имеют в основном плоскую форму и обычно имеют толщину всего несколько километров.

Это противоречит старой идее вертикального расширения батолитов, и теперь принимается как наблюдаемый факт. 8

Учитывая эту табличную форму, легко моделировать охлаждение проводимостью трьохкилометрового листа гранитной магмы. 8 Только на основе проводимости (т. е. игнорируя охлаждающее действие жидкостей) потребовалось бы всего 30 000 лет, чтобы полностью затвердеть из состояния первоначально жидкой магмы. Но мы знаем, что жидкости играют контролирующую роль в охлаждении гранитной магмы, и их поведение резко сократит время процесса. 12

Быстрая кристаллизация и охлаждение также указывают на наличие крошечных сфер радиационного повреждения внутри кристаллов биотита в граните. Полученные ореолы полония (рис. 2) имеются в изобилии в гранитах, указывая на катастрофические геологические процессы на молодой Земле. 13 , 14 Клеменс не упомянул об этом замечательном свидетельстве, но оно еще более подтверждает общую направленность его статьи.

Питчер соглашается с выводами Клеменса о форме гранитных магматических образований, язвительно замечая, что «единственное возвышающееся тело было преступлением против разума». 15 Он также указал, что тонкая геометрическая форма «согласуется с удивительно низкой степенью контактного метаморфизма с телами значительной площади обнажения». 16

Все больше и больше согласуется с библейскими сроками

Обзор Клеменсом последних открытий о происхождении гранита показывает, что геологические данные приводят к моделям, которые согласуются с библейскими записями.

Но есть еще важные вопросы, на которые нет ответов. Почему гранитные скалы формируются в первую очередь? Что инициирует плавление исходных пород? Именно здесь библейская модель потопа в книге Бытие дает простое, но элегантное объяснение. Огромный тектонический переворот является достаточной причиной — от начала до конца.

Глобальная катастрофа создала движения коры континентального масштаба, которые инициировали частичное таяние глубоко внутри Земли, вытесняя магму через кору и помещая ее в огромные магматические камеры — все происходило быстро. Мы не видим, чтобы гранитная магма производилась и размещалась в таких масштабах сегодня.

Несмотря на революцию в мышлении о граните, обсуждавшуюся в трудах геологов, и признание гранитного катастрофизма, авторы нигде не предлагают ставить под сомнение возраст Земли, хотя они признают вредные психологические последствия долголетней парадигмы. Эта проблема не была признана или исследована. Но теперь, когда они расширили геологический катастрофизм от осадочных пород до магматических (и, по ассоциации, метаморфических), куда они предлагают вставить промежутки времени в миллиарды лет?

«Очевидная истина редко бывает так очевидна, как кому-то кажется». 11

Источник: creacenter.org