Основні теоретичні положення. Магматичні гірські породи утворюються в процесі розкристалізації або затвердіння природних силікатних розплавів
Магматичні гірські породи утворюються в процесі розкристалізації або затвердіння природних силікатних розплавів, які виникли у глибинних зонах земної кори або вилились на її поверхню в результаті пониження температури. Перш за все необхідно засвоїти, що в залежності від умов, у яких проходить перетворення магматичного розплаву в тверде тіло, розрізняють інтрузивні породи, коли розплавлена магма розкристалізовується в глибинних надрах земної кори, не піднімаючись на поверхню, та ефузивні породи, які утворились у результаті застигання розплаву лави на поверхні Землі. В цьому зв’язку також необхідно чітко уявити собі різницю понять про магму і лаву та особливості їх складу.
Магма – це вогняно-рідинна рухома маса, яка складається із суміші твердої та газоподібної фаз, які, розкристалізовуючись, утворюють інтрузивну групу порід.
Лава – це вогняно-рідинна рухома маса, яка вилилась або витиснулась на поверхню Землі, в результаті чого втратила значну частину газоподібних компонентів, з якої і сформувалась група ефузивних порід.
При остиганні магми в процесі її еволюції відбувається кристалізаційна диференціація, суть якої полягає в наступному: першими розкристалізовуються найбільш тугоплавкі компоненти, що утворюють рудні мінерали. В подальшому, при остиганні магми виділяються мінерали багаті Fe, Mg, Ca, Ti та ін., а потім мінерали, які містять в своєму складі К, Na, Al, Si та інші менш тугоплавкі компоненти. Закінчується процес розкристалізації магми виділенням вільної кременевої кислоти у вигляді кварцу (SiO2), а також мусковіту і цеолітів.
Процес застигання лави більш складний – він починається на деяких глибинах як в жерлах вулканів, так і в міжпластовому просторі і закінчується на поверхні Землі у результаті виливу лави або викиду різноманітних газів, застиглих лавових уламків (бомби, лапілі, пісок, попіл) в атмосферу. Отже, для ефузивних порід характерним є наявність реліктів типово магматичних структур (кімберліти), а також типових скловидних та інших структур, властивих тільки для ефузивних порід.
Класифікація магматичних гірських порід базується на їх хімічному і мінеральному складі. За хімічним складом, який в значній мірі обумовлений вмістом кремнезему (SiO2), всі магматичні породи діляться на: ультраосновні, основні, середні, кислі і лужні. Лужна група порід виділяється за вмістом суми лугів (Na2O+K2O+Li2O).
Для віднесення породи до однієї з цих груп не обов’язково знати хімічний склад породи, оскільки хімічний склад порід відтворюється в їх мінеральному складі. Чим більше в породі кварцу, тим вона кисліша. При збільшенні кількості темноколірних мінералів (піроксени, амфіболи) порода стає більш основною. В ній збільшується вміст заліза, магнію і кальцію з одночасним зменшенням кремнезему. За такими ж ознаками визначаються інші групи порід.
До основних відмінних ознак магматичних гірських порід відносять також мінеральний склад і кількісне співвідношення головних мінералів, забарвлення. Методика визначення цих основних показників наводиться нижче одночасно як для інтрузивних, так і для ефузивних магматичних гірських порід.
Колір. В інтрузивних та ефузивних породах він найрізноманітніший, оскільки складові породи-мінерали забарвлені у різні кольори. Якщо деякі мінерали в породі утворюють ізольовані скупчення (шліри або смуги), то забарвлення є плямистим, смугастим та ін. Породи, забарвлені у світлі відтінки, називають лейкократовими, а темні – меланократовими. Чим більше меланократова порода, тим більше в ній темнозабарвлених мінералів і більше кольорове число.
Текстура. Для інтрузивних порід найбільш характерними є масивна, смугаста, плямиста та інші типи текстур, які дуже добре розпізнаються при макроскопічному дослідженні або під бінокулярною лупою.
Найбільш розповсюджені текстури ефузивних порід – масивна, смугаста, шарувата, плямиста, пухирцева, мендалекам’яна, флюїдальна, трахітова.
Структура. В інтрузивних породах при макроскопічному спостереженні добре розрізняють тільки наступні структури:
1)дрібнозерниста (розмір зерен менший 0,5 мм);
2)середньозерниста (розмір зерен від 0,5 мм);
3)гігантозерниста (розмір зерен більший 5 мм);
Структури бувають рівномірнозернистими і нерівномірнозернистими, коли одні зерна за розмірами різко відрізняються від інших. Найбільш типовими для ефузивних порід є порфірові структури, для яких характерна наявність у дуже дрібнозернистій або в скритокристалічній масі окремих великих кристалів-вкраплеників, та афітова, властива породам, в яких відсутні вкрапленики.
Мінеральний склад. До складу магматичних гірських порід входять дві основні групи мінералів – головні породотворні, які присутні в кількості від декількох до десятків відсотків і визначають тип породи, та другорядні, які присутні в одиницях і долях відсотків. Особлива роль належить так званим акцесорним мінералам, які присутні в гірській породі у незначній кількості (соті долі відсотків), однак у багатьох випадках є типоморфними для окремих типів порід (циркон – для гранітів; апатит – для діоритів та ін.). Часто в магматичних породах присутні окремі мінерали, які утворюються за рахунок первинних в результаті наступних вторинних процесів. Це хлорити, епідоти, ціозит, серпентин та ін.
Забарвлення (кольорове число). Під кольоровим числом або кольоровим індексом розуміють кількість об’єму в % темноколірних мінералів у певному зразку гірської породи. Кольорове число визначають макроскопічно або під бінокулярною лупою за наявністю в породі темнозабарвлених мінералів – біотиту, піроксенів, амфіболів та ін.
Опис головних мінералів. Опис включає розміри кристалічних зерен, їх форму і ті діагностичні ознаки, за якими можна визначити мінерал. Крім головних мінералів необхідно вказувати мінерали інших груп, які представляють інтерес для визначення типу породи.
При макроскопічному описі ефузивних порід основна увага зосереджується на кольорі основної маси – зелені відтінки можуть вказувати на інтенсивність вторинних змін і належність породи до палеотипних різновидностей. Наявність скла в основній масі, навпаки, свідчить про кайнотипний облік породи.
Опис магматичних гірських порід. В земній корі встановлено більше 1000 типів магматичних гірських порід, але лише окремі із них мають широке розповсюдження. Нижче подано короткий опис найбільш розповсюджених із них. При визначенні магматичних порід, необхідно звертати основну увагу на їх головні діагностичні ознаки. Це перш за все текстура і структура породи. Ці ознаки дають можливість вирішити питання про належність породи до інтрузивних або ефузивних утворень. Для інтрузивних порід характерні різні форми повнокристалічних структур, а для ефузивних – неповнокристалічних.
При визначенні мінерального складу порід головними ознаками є кольорове число, кількість кварцу, калієвого польового шпату і фельдшпатоїдів. Кольорове число досить надійно свідчить про належність породи до тої або іншої групи за вмістом кремнезему. Необхідно запам’ятати, що кислі породи лейкократові, з великою кількістю кварцу. В середніх породах переважає сіре забарвлення, кварцу мало. Основні та ультраосновні породи, як правило, не містять кварцу. Кольорове число основних порід досить високе і їм властиве забарвлення темносірих кольорів. Ультраосновні породи переважно забарвлені в кольори близькі до чорних або темнозелених, а тому у них практично трапляються тільки світлозабарвлені мінерали. Середні породи розпізнають по великій кількості калієвого польового шпату, а середні, лужні породи – за наявністю, крім того, фельдшпатоїдів.