Гнейс — грубозерниста порода метаморфічного походження з характерною структурою у вигляді чергуються шарів різних мінералів. В результаті такого розташування він має смугастий вигляд. Термін “гнейс” не асоціюється з певним мінеральним складом, оскільки останній сильно варіюється і залежить від протолита (попередника). Ця гірська порода має безліч різновидів.
Що таке гнейс
Як вже було зазначено вище, назва “гнейс” є показником текстури, а не компонентного складу. Під це визначення потрапляють безліч метаморфічних порід з полосчатой структурою, що відбиває поділ світлих і темних мінералів. Такий тип розташування свідчить про жорсткості умов формування всіх гнейсів.
Розділення мінералів відбувається при досить сильної міграції іонів, яка можлива тільки при дуже високій температурі (600-700 °С). Другою необхідною умовою є сильне тиск, який призводить до появи смужок. Причому останні можуть бути як прямими, так і викривленими і мати різну товщину.
Характерною рисою гнейсової текстури є також те, що її смуги являють собою не суцільні листи або пластини, а шари з зернистою структурою. У більшості випадків мінеральні гранули видно неозброєним оком.
Візуально гнейси можуть виглядати по-різному. Кожна різновид породи даного типу має унікальний малюнок. Чорні і світлі мінеральні шари можуть бути прямими, хвилястими або мати неправильну форму. В останньому випадку їх розташування виглядає хаотичним. У деяких каменях смуги настільки товсті, що гнейсовая структура видно тільки на шматку породи досить великого розміру.
Загальні відомості
Гнейс — дуже поширений тип гірської породи, найбільш характерний для нижніх зон континентальної кори. Проте в деяких місцях він часто знаходиться на поверхні. Таке зустрічається у тих частинах земної кулі, де кристалічні породи вкриті шаром осадових (Скандинавія, Канада тощо).
Відповідь на питання, що таке гнейс, не завжди був однозначним. Вперше цей термін вжитий Агріколою в 1556 році для позначення гірської породи, що має залізовмісні жили. Основи сучасного вживання цієї назви імовірно заклав у 1786 році Вегнер. Він визначав гнейс як породу польового шпату з кварцовою слюдою і крупно-сланцеватой структурою.
Особливості метаморфічних гірських порід
Метаморфічними називають гірські породи, які утворюються в результаті перетворення попередників магматичного або осадового походження. Зміни переважно пов’язані з тектонічними процесами, які призводять до того, що певні ділянки земної кори потрапляють в умови підвищених температури і тиску. Це запускає ряд фізико-хімічних процесів, які призводять:
- до перекристалізації — зміні орієнтації, розташування і структури мінералів;
- зневоднення;
- міграції розчинів;
- перетворення одних хімічних сполук в інші;
- впровадження нових компонентів складу.
В результаті вихідна порода (осадова, магматична або ж метаморфічна) набуває зовсім інші властивості. При цьому ступінь зміни залежить від сили і тривалості впливу факторів, що викликають перетворення.
Типовими прикладами метаморфічних гірських порід є кварцит, мармур і глинистий сланець, сформовані з піщанику, вапняку і глини відповідно. Магматичні й осадові протолиты при перетворенні ведуть себе по-різному. Часто метаморфізм здійснюється в кілька стадій.
Гнейс — приклад метаморфической гірської породи високої якості. Це означає, що він формувався в дуже жорстких фізичних умовах.
Структура і склад гнейсу
Як вже було зазначено вище, компонентний склад гнейсу досить варіабельний. Однак у всіх породах цієї групи можна виділити ряд найбільш зустрічаються мінералів. Основу більшості гнейсів складають:
- польовий шпат (ортоклаз, плагіоклаз);
- кварц;
- слюди (бисковит, біотит і т. д.).
У невеликій кількості може бути рогова обманка (авгіт), а також різні домішки.
В мінеральний спектр можуть також входити:
- графіт;
- ставролит;
- кіаніт;
- гранат;
- силіманіт;
- амфіболи;
- порфиробласты;
- эпидот.
Узагальнено можна сказати, що структура гнейсу формується світлими і темними силікатами, які утворюють нерегулярні подпараллельные смуги товщиною від 1 до 10 мм. Однак іноді вони можуть бути набагато товщі. Це говорить про те, що такий гнейс зазнавав часткове плавлення або введення нового матеріалу. Такі зміни відбуваються при переході до іншого типу породи — мигматиту.
Не дивлячись на добре розвинену шаруватість, ключовою властивістю гнейсу є цілісність. Це досить міцна порода. Під впливом навантажень вона не розколюється вздовж площин шарування, як, наприклад, сланець. Це пояснюється тим, що правильну орієнтацію в гнейсе одержують менше 50 % мінеральних зерен. В результаті формується досить груба шарувата структура. Характер розщеплення — один з ключових параметрів, за яким можна визначити, яка порода — гнейс, а яка — филлит або сланець.
Світлі смуги зазвичай утворені польовим шпатом і кварцом, а темні — кольорові мінерали (рогова обманка, піроксен, біотит і т. д).
Формування породи
Гнейс утворюється в результаті перекристалізації мінеральних зерен при сильному нагріванні і тиску. Цей процес відбувається на межі зіткнення плит і називається регіональним метаморфізмом. У ході таких змін мінеральні зерна збільшуються в розмірах і поділяються на смуги, що робить породу більш стійкою.
Гнейс може формуватися з різних попередників, включаючи:
- глинисті і піщані відклади;
- магматичні породи;
- силіко-карбонатні і карбонатні відклади.
Найбільш типовий протолит гнейсу — сланець. Під впливом температури і тиску він перетворюється в филлит, потім в метаморфический сланець і нарешті в гнейс. Цей процес супроводжується перетворенням глинистих компонентів вихідної породи в слюди, які в результаті перекристалізації перетворюються у гранульовані мінерали. Поява останніх вважається кордоном переходу в гнейс.
Досить поширеним протолитам відносять також диарит. В якості попередника може служити і граніт, який в результаті впливу високої температури і тиску набуває смугасту структуру. Такий гнейс називають гранітним. При його формуванні мінералогічних перетворень практично не відбувається. Зміни носять переважно структурний характер.
Гранітний гнейс також формується в результаті метаморфізму деяких осадових порід. Кінцевий продукт їх перетворення має смугасту структуру і мінералогічний склад, подібний граніту.
Класифікація
Класифікація породи заснована на чотирьох характеристиках гнейсу:
- тип протолита;
- назві протолита;
- мінеральному складі;
- структурі і текстурі.
Для позначення різновиду породи зазвичай використовують подвійний термін. Наприклад, наявність у назві слова “гранітний” вказує на те, що такий гнейс утворився з граніту, а “диоритный” — з діориту. В цьому випадку уточнюючий термін відповідає конкретному протолиту.
Класифікація за типом породи-попередника більш широка. Згідно з нею всі гнейси підрозділяють на два види:
- ортогнейсы — сформувалися з магматичних порід;
- парагнейсы — сталися з осадових порід.
За мінеральним складом розрізняють наступні види гнейсів:
- піроксенові;
- лужні;
- амфіболові;
- біотитові;
- двуслюдяные;
- мусковидные;
- плагиогнейсы.
Якщо перед словом “гнейс” не варто уточнюючий термін, то компонентний склад умовно вважається класичним (польовий шпат, кварц, біотит).
Структурна класифікація характеризує форму і розташування шарів. Темні і світлі смуги можуть формувати різні текстури, у зв’язку з чим розрізняють деревоподібні, листові, стрічкові гнейси та ін.
Фізико-механічні властивості
В межах групи гнейсів ступінь рассланцованности різних порід варіюється в досить широких межах, у зв’язку з чим показники фізико-механічних властивостей сильно коливаються. Експериментально були встановлені наступні значення основних характеристик:
- щільність — 2650-2870 до г/м3;
- водопоглинання — 0,2-2,3 %;
- пористість — 0,5-3,0 %.
В цілому гнейс можна охарактеризувати як важку, міцну і грубу на дотик породу з високою щільністю і чітко шаруватою структурою, стійкою до розщеплення. Твердість цього каменю порівнянна зі сталлю.
Практичне застосування
Гнейс широко застосовують у будівництві і ландшафтному дизайні. Більша частина цього каменю використовується для виготовлення гравію і щебеню, однак ця порода також підходить:
- для кладки фундаментів;
- для виготовлення плитки;
- для облицювання тротуарів, набережних;
- в якості бутового каменю.
Плюсами гнейсу як будівельного матеріалу є його міцність і стійкість до впливу побутових кислот. Естетична краса цього каменя робить його придатним для виготовлення облицювальних плит. Гнейсів часто замінюють граніт, оскільки видобуток останнього обходиться набагато дорожче.
