Горные породы, алгоритмы их определения
Граниты, гнейсы и другие кристаллические породы химического осаждения, не содержащие органических остатков, а потому образовавшиеся до существования жизни, нептунистами назывались первопериодными. Горные породы механического осаждения (глины, песчаники, конгломераты, известняки) с остатками окаменелостей, содержат обломки кристаллических первопериодных пород. Поэтому слоистые (флёцовые) породы определены второпериодными. После сформировались осадки из галек, песков и глин, слагающие низменные, равнинные участки. Эти осадки представляют собой обломки первопериодных и второпериодных пород, перенесенных и отложенных водой. Это намывные отложения (“наносные области”) или по времени возникновения - третьепериодные отложения.
Таким образом, нептунистами в конце XVIII в. была предложена обоснованная для того времени программа изучения видимой части литосферы. В основе ее лежало представление об образовании от Солнца раскаленного земного шара, его последующего остывания до твердого состояния, конденсации паров воды и формирования нагретого соленого сплошного океана. Жизнь же на планете появилась с выходом из морской пучины суши.
Такая программа позволила объяснить реально наблюдаемую в природе смену (снизу вверх) гранита гнейсом, того кристаллическими сланцами, переходящими выше в обломочные и глинистые отложения, сначала сцементированные, а потом и рыхлые. Граниты поэтому считались наиболее древними горными породами. Программа нептунистов наукообразно повторяла библейскую легенду о сотворении Земли, потом на ней воды и жизни.
В начале XIX в. в естествознании утвердилась гипотеза Канта-Лапласа о происхождении Земли из раскаленного огненно-жидкого шара. Последующее его остывание сформировало твердую кору охлаждения - земную кору мощностью 10 миль, ниже которой находится первичный расплав. На базе гипотезы Канта-Лапласа возникла геологическая гипотеза - плутонизм (Плутон - бог подземного царства).
По мнению Б. Котта (1808-1879), немецкого сторонника и пропагандиста плутонизма, при охлаждении огненно-жидкого земного шара появилась оболочка из сланцев, гнейсов и гранитов. Глинистые сланцы, как быстро охладившиеся и потому мелкозернистые, слагают самую верхнюю часть оболочки. Ниже возникли кристаллические сланцы. Они были защищены вышележащими глинистыми сланцами от быстрого остывания, и кристаллы в них крупнее. Под более толстым экраном из глинистых и кристаллических сланцев еще медленнее кристаллизовались гнейсы, уже полностью кристаллические породы. На большей глубине под сланцами и гнейсами самыми последними выкристаллизовались граниты с беспорядочным расположением слагающих минералов, хотя минеральный состав их такой же, как и гнейсов. Все это кристаллизовалось из первичного расплава, состав которого принимался базальтовым. В 1837г. Б. Котта предложил сланцы, гнейсы и граниты считать первичной корой охлаждения ранее расплавленного земного шара.
К середине XIX в. в геологии установилось представление, что нижняя половина земной коры произошла от застывания ранее расплавленного материала, сохранившегося во внутренней части планеты; и поэтому называлась эта часть коры огненной или плутонической. Породы, ее слагающие, именовались плутоническими.
Наружная же половина земной коры считалась сформированной из осадков на дне океана. Туда с суши сносились и сносятся продукты разрушения (продолжал применяться и сейчас употребляется термин “выветривание”, хотя ветер участия при этом не принимает) плутонических пород. Возникшие слои глин, песчаников, известняков образовали наружную водную или нептуническую кору. Породы, ее слагающие, стали называться нептуническими.
В книге “Естественная история земной коры”, изданной в 1858 г. профессор С.-Петербургского университета, директор минералогического общества России С. Куторги все горные породы разделил по происхождению на две группы: плутонические и нептунические.
Классификация горных пород С. Куторги
Нептунические породы, в непосредственном прикосновении с огненными, вылившимися из раскаленной внутренности Земли, были прокалены их жаром и отчасти изменены в составе и сложении; эти породы измененные или метаморфические.
Термин “метаморфизм” - процесс изменения нептунических пород при их погружении в недра земного шара теплом расплавленной части Земли, был предложен в начале 30-х годов XIX в. английским геологом Ч. Лайелем. Породы, возникшие при метаморфизме, стали называться метаморфическими. Постепенно к ним отнесли все сланцы и гнейсы. Сланцы считались результатом перекристаллизации с увеличением размера кристаллов нептунических пород. Принималось, что глины и пески, погружаясь вниз и приближаясь к оставшемуся первичному расплаву, поглощая энергию, перекристаллизовываются с увеличением размера кристаллов (на самом деле усвоение энергии приводит к плавлению: а не увеличению размера кристаллов!). Если же погружался гранит - плутоническая порода, то метаморфизм его приводил к появлению гнейса (и снова нонсенс - гнейс в разрезе литосферы лежит выше гранита).
Если в первой половине XIX в. геологи при попытках классификации горных пород учитывали наблюдаемый разрез литосферы, то затем это делать перестали, обратив свои взоры на гипотетические внутренние части Земли.
К началу последней четверти XIX в. геологи убедились, что расплавленного материала под тонкой земной корой нет. Иначе, например, в ней (если бы кора вообще была!) наблюдались бы непрерывные поднятия и опускания от притяжения Луны, как это отмечается в гидросфере. Оказалось, что поднимать в расплавленном состоянии из недр земного шара нечего, расплавленной оболочки нет. Как же быть с плутоническими и метаморфическими породами?
Выход был предложен австрийским геологом Э. Рейером (1849-1914). Он предположил, что на глубине земное вещество высоконагрето, но из-за огромного давления вышележащих толщ горных пород, не позволяющего веществу перейти в расплав, находится в твердом состоянии (как увидим далее, это представление ложное). Если уменьшить давление, например, путем возникновения трещины при землетрясении, то в этом месте произойдет расплавление. Возникшую на глубине расплавленную массу Г. Фогельзангом и Г. Розенбушем в 1872 г. было предложено называть магмой (по-гречески - густая мазь, тесто). Магма определялась и сейчас определяется как “расплавленная огненно-жидкая масса сложного состава, образующаяся в глубинах земли, более или менее богатая летучими компонентами, из которой путем застывания и кристаллизации, а также дифференциации получают магматические (изверженные) породы” (Петрографический словарь, 1963,с.182).
Между тем, из-за громадного литостатического давления (массы вышележащих слоев) трещина на глубине образоваться не может, но если бы и смогла, то уменьшить давление не сумела бы, так как массу не изменила бы. Для понижения давления необходимо убрать толщу горных пород мощностью несколько километров, что на Земле, к радости всех живущих, не происходит.
Плутонические породы получили название сначала изверженных, потом магматических, а нептунические - осадочных. Магматические по месту остывания магмы были разделены на интрузивные и эффузивные. Интрузивные (внедрившиеся, глубинные): гранит, диорит, габбро, перидотит и другие. Эффузивные (излившиеся или вулканические): липарит, андезит, базальт и другие. Между тем вулканические составляют лишь часть эффузивных пород. Вулканические = пирокластические + эффузивные; пирокластические – значит, образовались за счет выброшенных раскаленных, огненных обломков лавы, а эффузивные - при излиянии лавы. Разделение горных пород по происхождению на магматические, осадочные и метаморфические в современной геологии сохраняется на начало XXI века. Научной такую классификацию горных пород принять нельзя.
На основании чего горные породы разделяются по происхождению? Что, горные породы несут признаки своего происхождения? Нет, таких признаков в них нет. В разные времена одной и той же породе приписывалось различное происхождение. Например, гнейс. Дж. Ардуино в середине XVIII в. считал его первичной породой, созданной Богом при создании Земли до сотворения на ней жизни. А.Г. Вернер в конце XVIII в. отнес гнейс к химической породе, выкристаллизовавшейся из первичного нагретого минерализованного океана после образования гранита. В начале XIX в. Б. Котта с позиции плутонизма предложил считать гнейс породой первичной коры охлаждения ранее расплавленного земного шара. Уже полтора столетия с середины XIX в. гнейс принимают метаморфической породой. Но во все эти времена гнейсом называли кристаллическую породу, сложенную полосами минералов разного цвета, т.е. определяли его не по происхождению, а по структуре и текстуре, что и предложено делать в настоящем издании.
Классифицировались горные породы по генезису потому, что сначала придумывалась схема происхождения нашей планеты или ее глубинного строения, а затем к ней подбирались типы горных пород, иллюстрирующие эту схему. Такой способ мышления от общего к частному называется дедуктивным. Но можно ли говорить сначала о происхождении земного шара или его строении, а потом называть то, что его слагает? На основании чего тогда говорится о происхождении и строении? Изначально дедуктивное мышление в естествознании не применимо, такое мышления в геологии не является научным.
Цель естественных наук, к каким относится и геология, в познании законов строения и функционирования природных объектов. Это осуществляется путем суммирования общих свойств единичных объектов или явлений. Это индуктивный способ мышления, от частного к общему (закону), не от представления к иллюстрации, как при дедукции, а от понятий (сравнения свойств или признаков объектов) к закону. Логическое (научное) мышление в естествознании обязывает думать понятиями. Мышление представлениями (вымыслом) дает бессмыслицу. Приведенный пример появления термина “магма” - яркое свидетельство бессмыслицы в геологии.
Индуктивный метод познания геологического мира использован в данном пособии. Изложение геологических воззрений начинается не с констатации готовой истины (например, так как в глубинном строении земного шара выделяются ..., то ...), а с характеристики и анализа геологических объектов, существование которых неопровержимо самим фактом их непосредственного наблюдения (присутствия).
ОБЩАЯ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
I. Класс магматических горных пород
План описания горной породы
Общий облик (цвет, видимая моно- или полиминеральность);
Текстура;
Структура;
Минеральный состав (даже в случае неуверенности необходимо eгo называть, сопровождая указаниями: "по-видимому", "вероятно" и т.д. Минералы и компоненты оцениваются и количественно, в процентах, хотя бы ориентировочных: 20-30% и т.п.);
физические свойства (вес, если он заметно отличается от обычного, магнитность, размокаемость в воде, прочие признаки, которые почему-либо важны или характерны, но не вошли в другие пункты).
вторичные изменения (выветрелость, ожелезненность, окисленность, трещиноватость и т.д.);
Генезис.
Название породы (может быть однословным, например "кремень", "амфиболит", а лучше - более полным, когда к существительному прибавляется одно или ряд прилагательных, отражающих главные, наиболее характерные свойства породы;
А. Подкласс интрузивных пород.
Гранит, диорит, габбро и т.д.
Б. Подкласс эффузивных пород.
Риолит, обсидиан, базальт, пемза, игнимбрит и т.д.
В. Подкласс пирокластических горных пород.
Вулканический туф.
II. Класс осадочных горных пород
А. Подклассы обломочных (терригенных) и глинистых пород.
Группа грубообломочных пород: брекчия, конгломерат, щебень, дресва, галечник, гравий, гравелит.
Группа песчаных пород: песок, песчаник.
Группа алевритовых пород: алеврит, алевролит, лесс.
Подкласс глинистых пород: глина, аргиллит.
Несортированные песчано-алеврито-глинистые породы: суглинок, супесь.
Б. Подклассы биогенных и хемогенных пород.
Группа карбонатных пород: известняки, мел, мергель, травертин, доломит.
Группа кремнистых пород: диатомит, трепел, опока, яшма.
Группа фосфатных пород: фосфорит.
Группа эвапоритов: гипс, ангидрит, каменная соль.
Группа пород кор выветривания: лимонит, боксит.
Группа каустобиолитов: торф, бурый и каменный уголь.
III. Класс метаморфических горных пород
А. Подкласс пород регионального метаморфизма
Глинистые сланцы, слюдистые сланцы, гнейс, мрамор, кварцит.
Б. Подкласс пород локального метаморфизма
Контактовые породы: Скарны, грейзены, роговики и т.д.
Динамометаморфические породы: катаклазиты, милониты и т.д.
Импактные породы: импактиты и т.д.