3.12. Как образуются метаморфические горные породы

Когда горные породы оказываются рядом с расплавленной магмой или их сдавливают огромные силы тектонических плит, они меняются до неузнаваемости, Минералы, из которых состоят эти породы, полностью перестраиваются и формируют новые породы, которые называются метаморфическими.

Геологи быстро поняли, что магматические породы формируются из расплавов, а осадочные из отложений. Но встречались и такие породы, которые не обладали сходством ни с первыми, ни со вторыми. В дальнейшем их назвали метаморфическими.

Для кровли крыш часто использовали материал похожий на глинистый сланец, но он отличался тем, что он значительно тверже и легко раскалывается на тонкие большие плиты, хотя по цвету и текстуре был очень похож на глинистый сланец.

Еще более твердая порода, обнаруженная в Альпах с названием гнейс имеет удивительные завитки и полоски. Это прекрасный белый мрамор, как и известняк, он состоит из кальцита, однако он не содержит окаменелостей и имеет плотную, кристаллическую структуру, напоминающую гранитную. Мрамор действительно когда-то был известняком, однако его преобразовала высокая температура. Кальцит, из которого он сложен, спекся и его кристаллы перекристаллизовались и стали походить на то, как они расположены в магматических горных породах.

Многие породы камня, когда они попадают под воздействие высоких температур или под воздействие высокого давления, также и под воздействие того и другого метаморфизируются или трансформируются. Греческое слово «метомарфизм»– означает «превращение».

3.13. Спекание и дробление

Всякая горная порода будь она магматическая, осадочная или метаморфическая, может быть превращена в новую породу. Процессы превращения горных пород происходят в условиях не при полном их плавлении подобно состоянию магмы, а частично, но достаточно, чтобы произошла перекристаллизация частиц.

Когда воздействуют совместно высокая температура и давление, каменная порода преобразуется в двух направлениях:

1. Она изменяет свой минералогический состав, так как высокие температуры заставляют минералы вступать в реакции друг с другом, в результате образуются новые минералы, Некоторые минералы встречаются только в метаморфических горных породах. Например, когда глинистый сланец метаморфизируется в шиферный сланец, глина преобразуется в хлорит. Этот минерал встречается только в метаморфических породах.
2. В ней изменяются размер, форма и ориентация кристаллов. Разрушаются прежние кристаллы и формируются новые, происходит перекристаллизация. В результате, например, чистый кварцевый песчаник становится кварцитом. Чистый кальцитовый известняк превращается в мрамор.

3.14. Образование сланцевых пород

Некоторые горные породы имеют ярко выраженную способность расслаиваться. Это значит, что слоистые пластины камня не прочно соединены между собой, хотя сами пластины достаточно прочные и ломаются с трудом. Такое не обычное свойство каменной породы объясняется тем, что каменная порода

Длительное время находилась под воздействием сильного давления при соприкосновении тектонических плит и кристаллы перекристаллизовывались только в одной плоскости, так как силы давления не позволяли кристаллам расти в других направлениях.

Поэтому связи между пластинами почти отсутствуют.

3.15. Образование минералов

Минералы – это природные вещества, которые находятся во всех горных породах. Это твердые кристаллы со специфической химической структурой. Одни бывают крупные, а другие можно увидеть только под микроскопом. Для формирования их необходимы определенные условия и определенное место.

Науке известно, что в земной коре содержится 4000-5000 различных минералов. Однако около 30 распространено широко.

Остальные находятся в очень малых количествах, и обнаружить их можно только в определенных скоплениях или в минимальном присутствии отдельных минералов. Чтобы выросли большие красивые кристаллы, для этого нужны соответствующие условия: длительное время, пространство для роста и соответствующий приток минералов. В природе такая возможность возникает редко. Эти обстоятельства побудили химиков выращивать ряд кристаллов искусственным путем.

Четыре основных направления формирования кристаллов минералов:

1.Образование кристаллов при остывании магмы

Когда начинает остывать магма, атомы из хаотического состояния начинают собираться в кристаллические группы. Кристаллы растут, так как к ним все больше присоединяется

атомов. Этот процесс подобен росту сосулек. Большие кристаллы в основном появляются в магмах, которые остывают медленно. Самые крупные и наиболее красивые кристаллы часто возникают в пегматитах. Это остаточные фракции расплава. Они обычно скапливаются в трещинах и пустотах. Остаточные магмы богаты нераспространенными элементами, такими как фтор, бор, литий, бериллий, ниобий и тантал. Они могут объединиться и сформировать гигантские кристаллы турмалина, топаза, берилла и других редких минералов. Когда в расплаве оказывается больше бора и лития, образуется турмалин. Когда больше фтора, получается топаз. Когда присутствует бериллий, возникает берилл.

2.Образование кристаллов из элементов, растворенных в воде

В воде может находиться множество химических элементов.

В насыщенном растворе не может находиться дополнительное количество веществ. Химические элементы выкристаллизовываются и выпадают в качестве твердого осадка. Это происходит, когда вода остыла или вовсе испарилась. Вымытые из пород натрий, хлор, бор и кальций реки уносят во внутренние моря и озера, которые при испарении оставляют такие минералы как соль, гипс, буру. Много химических элементов образуется после испарения гидротермальных горячих источников. В трещинах камней часто скапливаются минералы, образовавшиеся из горячих источников.

3. Образование кристаллов при изменении химического состава существующих минералов.

Многие минералы, за исключением алмаза и золота имеют свои ограничения жизни. С момента рождения они вступают во взаимодействие с окружающей средой и преобразуются одни быстрей, другие медленнее в другие минералы. Металлические минералы даже в обычной среде подвергаются воздействию различных газов, влаги, перепад температуры. Например, железные гвозди при атмосферном воздействии быстро ржавеют и через некоторое время полностью исчезают, превращаясь в окись железа.

Когда вода с кислородом проникает сквозь землю в породы и жилы, содержащие металлы, возникает благоприятная зона изменения металла. Например, так образуются минералы куприт, гетит, англезит, азурит и многие другие. Некоторые сернистые минералы оксидируются в сульфаты, которые растворяются в воде. Эти сульфаты могут проникать еще ниже и откладываться в виде других минералов. Так может образоваться ценная руда халькозин.

4. Образование кристаллов, когда существующие минералы уплотняются или нагреваются в результате метаморфизма горных пород.

Высокая температура и давление делают минералы не устойчивыми и преобразуются в другие минералы. Этот процесс называется перекристаллизацией. Перекристаллизация может происходить и при контакте с гидротермальными растворами.