Що таке гнейс? Метаморфічні гірські породи. Походження, склад, властивості і застосування гнейсів

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.

Дивіться також:  Як зробити газету? Основні етапи робіт. Програми для верстки газет

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.

Дивіться також:  Музей Кастеева в Алмати - будинок казахського мистецтва

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.
Дивіться також:  Історія маркетингу і його розвиток

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.