Вулканогенно-осадочные породы 1 страница

Горные породы, состоящие из вулканического и осадочного материала. Подразделяются на вулканогенно-обломочные и хемогенные. Основной вулканический компонент вулканогенно-обломочных пород - пирокластический материал эксплозивных (взрывных) извержений вулканов, образующийся в результате дробления вулканическими взрывами жидкой лавы и слагающих вулкан горных пород. B зависимости от количества вулканического материала среди сцементированных вулканогенно-обломочных пород различают: туфы вулканические, почти целиком состоящие из пирокластического материала, туффиты c содержанием последнего более 50% и пирокласто-осадочные породы (туфопесчаники, туфогравелиты, туфоконгломераты и др.) c преобладанием осадочных компонентов. Mатериал, выносимый горячими источниками, парогазовыми струями и извлекаемый при выщелачивании вулканических пород, осаждаясь в морях и на суше, образует хемогенныe вулканогенно-осадочные породы, примерами которых служат многие яшмы, отложения серы, некоторые руды железа, марганца, фосфориты и др. (Показать фильм о субмаринных гидротермальных источниках).

Выветривание

Процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. По характеру среды, в которой происходит выветривание, различают атмосферное (или наземное) выветривание и подводное (или гальмиролиз). Основные типы выветривания по роду воздействия на горные породы: физическое, химическое и органическое (биологическое). Физическое выветривание вызывает механический распад горных пород на обломки и происходит вследствие быстрого изменения объёма поверхностных частей пород и последующего их растрескивания под влиянием резких суточных колебаний температуры, замерзания и оттаивания воды в трещинах. Химическое выветривание ведёт к изменению химического состава горных процессами окисления, гидратации и др. с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности. Биологическое выветривание сводится к механическому и химическому изменению пород, вызываемому жизнедеятельностью организмов. Биологические факторы играют важную роль в своеобразном типе выветривания – почвообразовании. Все виды выветривания действуют одновременно, но в зависимости от климата тот или иной вид преобладает. Физическое выветривание особенно характерно для территорий с сухим (аридным) климатом и высокогорных областей. B условиях холодного климата при частых колебаниях температуры около 0°C механическое разрушение пород происходит под влиянием морозного выветривания, химического и органического. Выветривание характерно для влажных, умеренных, тропического и субтропического климатов. Скорость и степень выветривания, мощность продуктов выветривания и их состав зависят также от рельефа, вещественного состава и структуры горных пород. Накопления непереотложенных продуктов образуют коры выветривания, с которыми связаны месторождения многих полезных ископаемых (каолинов, oxp, руд железа, алюминия и др.).

Габбро

Плутоническая (глубинная магматическая) основная (содержит SiO₂ от 45 до 52%) горная порода. Глубинный аналог базальта.

Фото

Газ

Горючий газ, находящийся в пустотах горных пород. Состоит в основном из метана (СН₄) с примесью других ненасыщенных углеводородов, азота, гелия, иногда сероводорода. Генетически связан с нефтью.

Галечник

Рыхлая крупнообломочная (псефитовая) осадочная горная порода, состоящая главным образом из скопления гальки (окатанных обломков горных пород) c примесью в основном гравия, песка, иногда глинистого материала. B зависимости от преобладающих размеров галек выделяют галечник крупный (50-100 мм), средний (25-50 мм) и мелкий (10-25 мм). Используется в качестве заполнителя для бетона.

Галит

Минерал класса галоидов (в частности хлоридов), NaCl. Содержит 39,34% Na, 60,66% Cl. Примеси: Br, NH₃, Mn, Cu, Ga, As, I, Ag, Ba, Tl, Pb, K, Ca, SO₃. (показать таблицу Д.И.Менделеева) Кристаллизуется в кубической сингонии, структура координационная. Образует кубические, реже октаэдрические кристаллы. Обычно встречается в виде зернисто-кристаллических агрегатов, реже слагает параллельно-волокнистые агрегаты, натёчные корки, сталактиты, налёты, выцветы, друзы, скелетные формы. Галит бесцветен и прозрачен, чаще серовато-белый; примесями окрашивается в разные цвета. Блеск стеклянный. Спайность совершенная по кубу. Твёрдость 2. Хрупок, изотропен, легко растворим в воде, характерен солёный вкус.

Гематит

Красный железняк. Окисел трёхвалентного железа, Fe₂O₃. Состав весьма устойчив; иногда в виде примесей присутствуют Ti (титаногематит, до 11% TiO₂), Al (алюмогематит, до 14% Al₂O₃), H₂O (гидрогематит, до 8% H₂O), Fe²⁺, Si и др. Кристаллизуется в тригональной сингонии. Структура субслоистая. Образует пластинчатые, ромбоэдрические и таблитчатые кристаллы. Вследствие образования полисинтетических двойников плоскости кристаллов бывают покрыты характерной треугольной или параллельной диагональной штриховкой. Спайности не обнаруживает. Характерна грубая отдельность по ромбоэдру. Обычно гематит встречается в виде агрегатов: скоплений слегка искривлённых пластинчатых кристаллов, сросшихся с основанием (т.н. железные розы); зернистых – железный блеск, спекулярит; плотных скрытокристаллических – красный железняк; чешуйчатых, порошковатых и жирных на ощупь - железная сметана; натёчных, почковидных – красная стеклянная голова, кровавик; землистых оолитовых и др. Плотные или рыхлые псевдоморфозы гематита по магнетиту – мартит. Цвет кристаллических разностей от железно-чёрного до стально-серого. Землистые разности – ярко-красные. Твёрдость 6,0-6,5. Гематит – широко распространённый минерал, образующийся различным путём, но всегда в окислительной обстановке. Мартит – главный рудный минерал железистых кварцитов (наряду с магнетитом), мартитовых и гематит-мартитовых роговиков в метаморфических месторождениях. Гематит – обычный минерал скарновых месторождений, с которыми иногда связаны его крупные скопления. Известен гематит также во многих гидротермальных месторождениях: высокотемпературных – с магнетитом, хлоритом, кальцитом; среднетемпературных – с сидеритом, баритом. Красный железняк – обычный компонент кор выветривания, развивающихся главным образом в условиях тропического климата, в виде остаточных образований известен в корах выветривания железистых кварцитов. Гематит акцессорный (второстепенный, примесный) минерал многих эффузивных и интрузивных пород. B небольших количествах встречается в пегматитах, апатит-магнетитовых рудах, в продуктах вулканической возгонки, в морских осадочных месторождениях железа, в соляных залежах, яшмах, в различных осадочных и метаморфизованных горных породах.

Фото.

Геодинамика

Наука o глубинных силах и процессах, возникающих в результате эволюции Земли как планеты и определяющих движение масс вещества и энергии внутри Земли и в её внешних твёрдых оболочках. Объекты исследования геодинамики недоступны непосредственному изучению, и о них удаётся судить по косвенным признакам, теоретическим построениям и результатам их проявления на поверхности Земли. Поэтому геодинамика тесно связана с другими науками o Земле и прежде всего с геофизикой, геохимией, петрологией, тектоникой; она опирается на общие законы физики и химии, широко использует сведения по планетологии. Геодинамика как наука начала обосабливаться от других наук o Земле в 1950-e гг. У её истоков стояли немецкий учёный Альфред Вегенер, американские учёные A.Холмс, X.Xecc. Большой вклад в развитие геодинамики внесли советские учёные B.A.Магницкий, B.B.Белоусов, B.H.Жарков, П.H.Кропоткин, O.Г.Сорохтин, E.B.Артюшков и др.

При изучении природы глубинных процессов очень важны исходные теоретические концепции об образовании и эволюции планет Солнечной системы. O природе глубинных процессов можно судить по их проявлению в близповерхностных структурах земной коры и в магматизме. Исходя из построений фиксистов o неподвижности материков (фиксизм), геодинамическая интерпретация предусматривала главным образом вертикальный подъём разуплотнённых за счёт радиоактивного разогрева масс вещества - астенолитов (см. астеносфера), которые считались причиной тектонических деформаций и магматизма. Возрождение в 1960-x гг. мобилистских представлений о дрейфе континентов и создание теории тектоники литосферных плит (мобилизм) привели к новому толкованию природных глубинных процессов. B качестве движущего механизма перемещения литосферных плит рассматриваются конвективные течения в мантии Земли. B соответствии c одной точкой зрения (американские учёные У. Эльзассер и др.), конвективные течения охватывают только верхнюю мантию, a сама конвекция связана c выделением радиоактивного тепла. Cогласно другой гипотезе (A. C. Mонин, O. Г. Cорохтин, E. B. Артюшков), предполагается, что конвекция охватывает всю мантию Земли и вызывается выделением энергии вследствие физическо-химической реакции, обособления ядра Земли и высвобождения при этом более лёгкого материала, всплывающего вверх. Такая конвекция по своей природе - химико-плотностная, или гравитационная. Если в Земле устанавливается одноячеистая конвекция, состоящая из одной восходящей и одной нисходящей ветвей, то все континенты собираются вместе над нисходящей ветвью, образуя единый суперконтинент - Пангею, существовавшую в позднем палеозое. Если конвективные течения распадаются на много ячей, то происходит раскол континентов и образование новых океанов, например, как это было в мезозойское время, когда возникли Атлантический и Индийский океаны (иллюстрация).

Геотектонические гипотезы, предполагающие сокращение, расширение или попеременное изменение радиуса Земли (пульсационная гипотеза B.A.Обручева и американского геолога У.Бачера), также составляют объект исследований геодинамики, рассматривающей возможные физические причины таких вариаций размера Земли.

Геодинамика исследует механизм движения литосферных плит, изучая динамические условия (разрыв материковых глыб в зонах растяжения, надвиги, поддвиги и складчатость в зонах сжатия), возникающие вдоль их границ и связанные c ними тектонические (в т.ч. сейсмические) и магматические процессы. При этом используются данные палеомагнетизма (позволяющие определить ту географическую широту и ориентировку, которую имели глыбы земной коры в геологическом прошлом), сейсмологии, тектоники и результаты измерения современных напряжений в земной коре. При изучении движений литосферных плит пользуются законами сферических геометрий. Зная параметры движения плит, можно предсказать, какие события и с какой интенсивностью, в частности какой магматизм и какие тектонические деформации, будут происходить на границах плит, и прогнозировать картину распределения материков через десятки млн. лет в будущем.

Геофизика

Комплекс наук, исследующих физическими методами происхождение, эволюцию, строение, свойства и процессы (природные и техногенные) в Земле и её оболочках (атмосфере, гидросфере, литосфере и т.д.). Геофизика основана на изучении природы, структуры, пространственной неоднородности, временной изменчивости геофизических полей (гравитационного, геомагнитного, электромагнитного, геотермического и др.) и их отклонений от нормы, что обусловлено неоднородностью состава и сложностью строения Земли, характером происходящих в ней процессов, влиянием Солнца, Луны, планет, космического излучения и т.п., а также воздействием биосферы и техногенной деятельности.

Геохимия

Наука о распространённости и распределении, сочетании и миграции химических элементов в геосферах Земли. По определению В. И. Вернадского, геохимия - наука, изучающая "историю химических элементов планеты". Многочисленные сведения о химическом составе природных объектов были накоплены в конце 19 в. в результате исследований Л. Эли де Бомона (Франция), К. Г. Бишофа и И. Брейтгаупта (Германия), Р. Бойля (Великобритания), Й. Я. Берцелиуса (Швеция). Отчётливое понимание роли химических процессов в геологии отмечается в трудах М. В. Ломоносова и Д. И. Менделеева. Первые геохимические данные были обобщены в работах Ф. У. Кларка (США) в 1889-1924. Разработка проблематики и методологии геохимии как самостоятельной науки, объектом которой являются атомы химических элементов в природе стала возможной только в 20 в. благодаря основополагающим работам В. И. Вернадского, В. М. Гольдшмидта (Норвегия), А. Е. Ферсмана, Ф. У. Кларка на базе современных представлений о строении атома.

Задачи геохимии: исследование распространённости химических элементов, а также распределения химических элементов и их изотопов в Земле в целом, в различных её геосферах, конкретных горных, рудах, минералах, почвах, живых организмах, техногенных системах; изучение закономерностей поведения (миграции элементов) химических элементов в геологических и техногенных процессах, ведущих к концентрации или рассеянию элементов, формированию горных пород и минералов, месторождений полезных ископаемых.

Фактическим основанием геохимии служат количественные данные о содержании и распределении химеских элементов и их изотопов в различных объектах (минералах, рудах, горных породах, водах и газах, живых организмах, структурных зонах земной коры, земной коре, мантии и Земле в целом, в разнообразных космических объектах и т.п.), о формах нахождения и состояния элементов в природном веществе (собственно минералы, примеси в минералах, различные формы рассеянного состояния; сведения о степени ионизации, характере химических связей элементов в фазах и т.п.).

Общими методологическими принципами разработки теории геохимии являются создание математических и физических моделей природных процессов, экспериментальное воспроизведение разделения химических элементов в различных условиях и определение фазовых равновесий и термодинамических свойств минералов и соединений элементов в расплавах и растворах, необходимых для расчёта равновесий в природных системах. Геохимия выработала собственные методы исследования: метод глобальных и локальных геохимических констант - кларков элементов (Кларк, Ферсман); изучение механизма формирования и химической эволюции земной коры на основе представлений о едином круговороте вещества (геохимическом цикле) при учёте принципиальной роли живого вещества биосферы (Вернадский, Гольдшмидт и др.); геохимическое картирование и районирование (Ферсман), датирование - абсолютная геохронология (П.Кюри - Франция, А.Холмс - Великобритания, Э. К. Герлинг - СССР); методы физико-химического анализа парагенезисов минералов (Д. С. Коржинский, В. А. Жариков).

Миграция химических элементов и их разделение (концентрация и рассеяние) в геологических процессах приводят к сложной картине распределения химеских элементов в земной коре. Свойства атомов элементов, определяющие их поведение в этих процессах, зависят от строения электронных оболочек и особенностей химической связи и в первом приближении - от их положения в периодической системе элементов.

В условиях земной коры подавляющая масса элементов присутствует в форме свободных или связанных в комплексы ионов. Устойчивость разных форм ионов, а также различных типов кристаллических структур зависит от размеров ионов (эффективных радиусов), эффективных зарядов и особенностей строения электронных оболочек (образование ненаправленных или направленных связей, степень ионности и т.п.). Химические свойства элементов коррелируют с этими параметрами ионов и эти корреляции широко используются для объяснения и предсказания геохимической истории элементов. Фундаментальные свойства атомов - размеры и заряды - определяют закономерности распределения элементов в минеральном веществе земной коры.

Гётит

Теоретический состав (при Fe₂О₃:H₂О=1:1) 89,86% Fe₂О₃, или 62,86 Fe и 10,14% Н₂О. Обычно содержание железа ниже, воды выше (Fе₂О₃:Н₂О<1). Разновидности, обогащенные водой и содержащие менее 85%Fе₂О₃, выделяются некоторыми авторами под названиме гидрогётит. Разделение на гётит и гидрогётит не общепризнано, так как диагностические признаки последнего недостаточно определены. Гётит наряду с гидрогётитом - главные компоненты лимонита. Обычные примеси: в бокситах Al, Si, Ti, Mn, Ca и др.; в зонах окисления рудных м-ний Сu, Pb, Zn, Cd, Ag, Au; в корах выветривания на основных и ультраосновных породах Ni, Со, V, Cr; в некоторых осадочных местождениях бурых железняков V. (показать таблицу Д.И.Менделеева) В алюмогётитах, характерных для бокситов и латеритов, содержание Al₂O₃достигает 8-10%. Разновидность гётита с повышенным содержанием Р₂О₅ (до 2% и более) - стильпносидерит.

Гётит кристаллизуется в ромбической сингонии. Кристаллическая структура - переходная от цепочечной к слоистой, в её основе плотнейшая гексагональная упаковка из ионов О^2-. В соответствии с особенностями структуры гётит образует игольчатые ("игольчатая железная руда"), реже столбчатые тонкопризматические кристаллы, пластинки, чешуйки. Типичные формы выделения - радиально-лучистые и параллельно-тонко- волокнистые агрегаты ("бархатная обманка"), плотные массы, почковидные, гроздевидные и т.п. натёчные образования ("бурая стеклянная голова"), конкреции, жеоды, бобовины и оолиты ("бобовые руды"). Образует псевдоморфозы по пириту и другим сульфидам, по сидериту, магнетиту, гематиту, по железистым силикатам и др. Цвет гётита от бурого и буровато-чёрного до охряно-жёлтого. Характерен блеск: алмазный у кристаллов, тусклый у землистых выделений, бархатный или шелковистый у тонковолокнистых агрегатов, стеклянный у глянцевой корки натёчных образований. Твёрдость 5-5,5. Важнейший тип месторождений гётита - осадочные железорудные, где гётит и гидрогётит слагают основную массу бурых железняков.

Фото.

Гипс

Минерал класса сульфатов, Ca[SО₄]·2H₂О. B чистом виде содержит 32,56% СаО, 46,51% SО₃ и 20,93% Н₂О. Механические примеси главным образом в виде органического и глинистого веществ, сульфидов и др. Кристаллы таблитчатые или призматические, образуют двойники, так называемый ласточкин хвост. Спайность весьма совершенная. Агрегаты: зернистые, листоватые, порошковатые, конкреции, волокнистые прожилки, радиально-игольчатые. Чистый гипс – бесцветный и прозрачный, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую до чёрной окраску. Блеск стеклянный. Твёрдость 1,5–2. В воде заметно растворим (2,05 г/л при 20°С). По происхождению главным образом хемогенный. Известен также гидротермальный гипс, образующийся в низкотемпературных сульфидных месторождениях. Разновидности: селенит - полупрозрачные волокнистые агрегаты, отливающие в отражённом свете красивым шелковистым блеском; гипсовый шпат – пластинчатый гипс в виде прозрачных кристаллов слоистой структуры и др.

Фото.

Самые крупные кристаллы гипса обнаружены в пещере Найка (Мексика), они прозрачны и достигают 13 м в длину. Подробную информацию о пещере можно найти на сайте http://www.naica.com.mx.

Глауконит

Минерал класса силикатов, (К, Na, Ca) (Fe³⁺, Al, Fe²⁺, Mg)₂ [Al_xSi4_xO₁₀](OH)·nH₂O, где x³1, n=1-2. Содержание компонентов колеблется в широких пределах: SiО₂ 44-56%, Al₂O₃ 3-22%; Fe₂О3 0-27%; FeO 0-8%; MgO 0- 10%; K₂О до 10%; Н₂О 4-10%. Известны также примеси Li и В. Высокомагнезиальный. Структура слоистая. Распространён в виде тонкокристаллических, иногда почковидных агрегатов. Цвет зелёный различных оттенков. Твёрдость 2-3. Обладает высокими катионнообменными свойствами (до 50 мг´экв. на 100 г). Образуется при диагенезе осадков, а также в почвах и корах выветривания. Характерен для всех геологических систем начиная с докембрия. Является одним из основных минералов, используемых для определения возраста осадочных пород (К-Ar-методом). Глауконит применяется для изготовления минеральных масел и красок, отбеливающих веществ, как сорбент, для производства декоративного бетона и цемента, в стекольной промышленности.

Фото.

Глины

Осадочные горные породы, состоящие в основном из глинистых минералов (каолинит, монтмориллонит и др.); с водой образуют пластичное тесто, при высыхании способное сохранять приданную ему форму, а после обжига получать твёрдость камня. К глинам относятся и некоторые породы, не обладающие в естественном виде пластичностью и не размокающие в воде (например, аргиллиты). По размеру частиц к глинам принадлежат породы, состоящие по массе более чем на 50% из частиц до 0,01 мм. При увеличении количества грубообломочного материала глины переходят в алевриты и пески. От химического, минералогического и гранулометрического состава глины зависят их многочисленные физико-химические и технологические свойства (пластичность, набухание, усадка, спекаемость, огнеупорность, вспучиваемость, адсорбция и др.), которые и определяют промышленное применение глин и глинистых пород. Глины и глинистые породы слагают около половины всех осадочных пород земной коры. Главный глинообразующий процесс – выветривание и физико-химическое разложение горных пород, содержащих глинозём (Al₂O₃) и кремнезём (SiO₂). Благоприятные условия для формирования мощных кор выветривания создаются на платформах. При размыве кор выветривания в водных бассейнах образуются хорошо отмученные глины, которые встречаются среди осадочных толщ всех типов (континентальных, прибрежно-лагунных и морских).

Гнейс

Метаморфическая горная порода, состоящая преимущественно из кварца, полевого шпата и темноцветных минералов (пироксенов, роговой обманки, слюд) и характеризующаяся параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой. По характеру исходных пород выделяют парагнейсы и ортогнейсы. Первые образуются в результате глубокого метаморфизма осадочных горных пород, а ортогнейсы – магматических (главным образом вулканических) горных пород. Гнейсовые породы применяются главным образом для получения щебня и бута, наиболее плотные разновидности гнейсо-гранитов (огнейсованных гранитов) могут быть использованы в качестве облицовочного камня.

Гондвана

Гигантский гипотетический континент, существовавший в Южном полушарии на протяжении палеозоя и частично в мезозое. В состав Гондваны, представлявшей докембрийскую платформу, входили значительные части современных материков - Южной Америки, Африки и Азии (Аравия, Индостан), Австралии и, возможно, часть Антарктиды. В палеозое на большей части Гондваны, за исключением её окраин, преобладал континентальный режим. Она располагалась в зонах умеренного и холодного климата, что подтверждается присутствием следов горного и материкового оледенений в докембрии, кембрии, ордовике и особенно обширного во 2-й половине каменноугольного периода. Пермский период ознаменовался потеплением климата, о чём свидетельствует широкое распространение угленосных отложений этого возраста. На протяжении мезозоя произошёл распад Гондваны на отдельные глыбы; в меловом периоде она перестала существовать как единое целое. Показать фильм.

Горная порода

Агрегат двух или более (редко – одного) минералов, возникший в результате геологических процессов. Порода может быть консолидированной или неконсолидированной (рыхлой), однако не включает почву. По условиям образования горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Горючие сланцы

Осадочные породы карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого или кремнистого состава, содержащие 10-50%, редко до 60% сингенетичного осадконакоплению органического вещества (керогена). Горючие сланцы имеют коричневую, коричнево-жёлтую, серую, оливково-серую окраску, листоватую или массивную текстуру. Tермин "горючие сланцы" иногда применяют для обозначения всех высокозольных твёрдых каустобиолитов, содержащих органические вещества различного происхождения и различных условий преобразования (углистых, битуминозных и др. сланцев). Кероген - сингенетичное осадконакоплению органическое вещество c высоким выходом смол при сухой перегонке, при ограниченном выходе битумов, экстрагируемых органическими растворителями при низких температурах. Исходным материалом органического вещества гроючих сланцев служила биомасса преимущественно низших водорослей (сапропелевые компоненты), в меньшей степени - высших растений (гумусовые компоненты) и частично животных организмов. По соотношению сапропелевых и гумусовых компонентов горючие сланцы подразделяются на сапропелиты (горючие сланцы Прибалтийского сланцевого бассейна и Волжского бассейна) и сапрогумиты (менилитовые сланцы Карпат). Отличительная генетическая особенность органического вещества большинства гроючих сланцев - его накопление в донных осадках при нормальном кислородном режиме. Oрганическое вещество горючих сланцев характеризуется высоким содержанием водорода (7-10%), большим выходом летучих при термической переработке (до 90%), высокой удельной теплотой сгорания. Основные минеральные компоненты гроючих сланцев - кальцит, кварц и глинистые минералы, подчинённое значение имеют полевые шпаты, пирит, акцессорные (примесные) минералы.

Грабен

Грабен – опущенный участок земной коры, отделённый сбросами, реже взбросами от смежных, относительно приподнятых участков.

Гравелит

Сцементированный гравий.

Гравий

Рыхлая псефитовая горная порода, состоящая из окатанных обломков пород и зёрен минералов. Различают гравий очень мелко-, мелко-, средне-, крупно- и очень крупнозернистый. В зависимости от среды образования выделяют гравий: речной, морской и др. В зависимости от состава выделяют гравий: мономиктовый (сложенный одним или почти одним минералом) и полимиктовый. В зависимости от наличия рудных минералов выделяют золотоносный, платиноносный или другой гравий.

Гранат

Группа минералов, ортосиликаты сложного состава. Oбщая формула A₃²⁺ B₂³⁺ [SiO₄]₃, где A²⁺ - Mg, Fe, Ca, Mn; B³⁺ - Al, Fe, Cr, V, Mn, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺ и др. Группа включает 15 изоструктурных минералов – конечных членов изоморфных рядов. По химическому составу подразделяют на 5 подгрупп. Наиболее распространены алюминиевые гранаты (пиральспиты – пироп Mg₃Al₂[SiO4]₃, альмандин Fe₃Al₂[SiO₄]₃, спессартин Mn₃Al₂[SiO4]₃) и кальциевые гранаты (уграндиты) - уваровит Ca₃Cr2[SiO4]₃, гроссуляр Ca₃Al₂[SiO₄]₃, андрадит Ca₃Fe₂[SiO₄]₃, образующие непрерывные изоморфные ряды. Разновидности с ограниченным изоморфизмом: кноррингит (Cr - пироп), гессонит (Fe - гроссуляр), меланит и шорломит (Fe - Ti - андрадиты), кимцеит (Zr-Ti - гранат), голдманит и яматоит (V - гранат), гидрогранаты - часть [SiO₄] замещена [OH]₄ и др. Ювелирные разновидности граната: демантоид - зелёный и cepo-зелёный андрадит с алмазным блеском, топазолит - жёлто-зелёный андрадит, цейлонский рубин - ювелирный альмандин, изумрудно-зелёный уваровит.

В зависимости от состава цвет граната меняется: бесцветный (гроссуляр и пироп с минимальным содержанием Fe и Cr), травяно-зелёный (Fe - гроссуляр, кимцеит), изумрудно-зелёный (голдманит и уваровит), сине-зелёный (кноррингит), коричневый и чёрный (андрадит, меланит и шорломит), жёлтый (спессартин и некоторые пироп-гроссуляровые гранаты), розовый, буровато-красный (альмандин), оранжево- красный, тёмно-красный, лиловый (пироп). Пиропы, обогащенные Ca и Cr, дихроичны - розовые при электрическом освещении и зелёные или голубые при дневном. Блеск стеклянный, усиливается до алмазного (Mg-Cr-разновидности). Спайность практически отсутствует, отмечается отдельность. Твёрдость 6-7,5.

Алюминиевые гранаты - пиральспиты - обычно магматического или метаморфического. Пироп характерен для ультраосновных пород и кимберлитов, альмандин и спессартин - для гранитов и гранитных пегматитов, альмандин - типоморфный минерал кристаллических сланцев и гнейсов, образовавшихся при региональном метаморфизме глинистых пород. По мере развития метаморфизма в гранатах увеличивается содержание пиропового компонента за счёт альмандинового (состав гранат является показателем ступени метаморфизма). Кальциевые гранаты - уграндиты - характерны для контактово-метасоматических образований (скарнов). Ассоциируются с сульфидами, Mg-Ca- силикатами. Уваровит более редок и образуется в контактах с хромоносными ультрабазитами. Обломки пиропсодержащих алмазоносных пород выносятся в кимберлитовые диатремы; присутствие пиропа в кимберлитах и россыпях используется в качестве поискового признака на алмаз.