Гранит — одна из самых распространенных пород на Земле. Он образует фундамент континентов и используется для столешниц, зданий и памятников. Но из чего именно состоит гранит? Минеральный состав гранита придает этой породе ее красоту, прочность и разнообразие. В этой статье вы узнаете о минералах, составляющих гранит, о том, как они влияют на его внешний вид и свойства, а также о различных типах гранита в зависимости от состава.
Что такое гранит?
Гранит — это интрузивная магматическая порода. Это означает, что он образуется глубоко под землей, когда расплавленная порода (магма) медленно остывает. Медленное охлаждение позволяет расти крупным кристаллам. Часто можно увидеть отдельные минеральные зерна невооруженным глазом. Именно поэтому гранит имеет пятнистый вид.
Гранит составляет большую часть континентальной коры. Это самая распространенная плутоническая порода, встречающаяся на Земле. Его название происходит от латинского слова "granum", что означает "зерно", что относится к видимым кристаллам в породе.
Эссенциальные минералы в граните
Минеральный состав гранита состоит из трех основных эссенциальных минералов. Эти минералы должны присутствовать, чтобы породу можно было назвать гранитом.
Кварц
Кварц — один из важнейших минералов в граните. Он составляет от 20 до 50 процентов объема породы. В редких случаях содержание кварца может достигать 50–60 процентов. Кварц выглядит как стеклянные, прозрачные, белые или серые кристаллы. Он очень тверд и устойчив к выветриванию. Кварц не имеет специфической спайности. Вместо этого он раскалывается с изогнутым, стеклоподобным изломом.
Полевой шпат
Полевой шпат — самый распространенный минерал в граните. В большинстве случаев он составляет более половины породы. В граните есть два типа полевого шпата. Калиевый полевой шпат (также называемый щелочным полевым шпатом) часто имеет розовый, светло-мясо-красный или серовато-белый цвет. Розовый цвет во многих гранитах происходит от калиевого полевого шпата. Распространенные разновидности включают ортоклаз и микроклин. Плагиоклаз — второй тип. Обычно он белого или серого цвета. В большинстве гранитов количество калиевого полевого шпата больше, чем количество плагиоклаза. Соотношение составляет примерно две трети калиевого полевого шпата и одну треть плагиоклаза.
Слюда
Слюда — третий эссенциальный минерал. Она выглядит как маленькие блестящие чешуйки. В граните есть два распространенных типа слюды. Биотит — черного или темно-коричневого цвета. Он придает граниту темные крапинки. Мусковит — светлого цвета или прозрачный. Он менее распространен, но часто встречается в двуcлюдяных гранитах.
Второстепенные и акцессорные минералы
Минеральный состав гранита также включает второстепенные и акцессорные минералы. Они присутствуют в меньших количествах, но могут влиять на цвет и свойства породы. Биотит и роговая обманка являются распространенными второстепенными минералами. Роговая обманка — это темно-зеленый или черный минерал из группы амфиболов. В некоторых гранитах можно найти небольшое количество пироксена. Акцессорные минералы присутствуют в очень малых количествах. К распространенным относятся магнетит, титанит (сфен), циркон, апатит и турмалин. Эти минералы обычно слишком малы, чтобы их можно было увидеть без микроскопа.
Химический состав гранита
Минеральный состав гранита определяет его химический состав. Гранит — это фельзическая порода, то есть она богата кремнеземом (SiO₂). Содержание кремнезема в граните обычно превышает 66 процентов. Ниже приведен средний мировой химический состав гранита в процентах по весу:
SiO₂ (кремнезем): 72.04%
Al₂O₃ (глинозем): 14.42%
K₂O (оксид калия): 4.12%
Na₂O (оксид натрия): 3.69%
CaO (оксид кальция): 1.82%
FeO (оксид железа(II)): 1.68%
Fe₂O₃ (оксид железа(III)): 1.22%
MgO (оксид магния): 0.71%
TiO₂ (диоксид титана): 0.30%
P₂O₅ (пятиокись фосфора): 0.12%
MnO (оксид марганца): 0.05%
Как видите, кремнезем и глинозем составляют большую часть состава гранита. Высокое содержание кремнезема делает гранит светлым по цвету по сравнению с более темными породами, такими как базальт.
Классификация с помощью диаграммы QAPF
Геологи классифицируют гранит с помощью инструмента, называемого диаграммой QAPF. QAPF означает кварц, щелочной полевой шпат, плагиоклаз и фоиды (фельдшпатоиды). Диаграмма предназначена для крупнозернистых плутонических пород.
Чтобы порода была классифицирована как гранит, она должна соответствовать следующим требованиям к минеральному составу:
Содержание кварца от 20 до 60 процентов от общего объема.
Щелочной полевой шпат составляет от 35 до 90 процентов от общего количества полевого шпата.
Плагиоклаз составляет оставшуюся часть полевого шпата.
На диаграмме QAPF гранит можно подразделить на два основных типа: сиеногранит и монцогранит. Диаграмма помогает геологам отличить гранит от похожих пород, таких как гранодиорит и тоналит.
Типы гранита в зависимости от минерального состава
Минеральный состав гранита варьируется, что приводит к различным типам гранита. Вот наиболее распространенные разновидности:
Биотитовый гранит: Содержит биотит в качестве основного темного минерала. Это самый распространенный тип.
Двуслюдяной гранит: Содержит биотит и мусковит. Распространен в определенных геологических условиях.
Роговообманковый гранит: Содержит роговую обманку вместо слюды.
Аляскит: Почти не содержит темных минералов. Он почти белый и состоит в основном из полевого шпата и кварца.
Геологи также классифицируют граниты по их исходным породам. Граниты I-типа происходят из магматических исходных пород. Они содержат умеренное количество Al₂O₃ и высокое количество Na₂O. Граниты S-типа происходят из осадочных исходных пород. Они имеют высокое содержание Al₂O₃ и низкое содержание Na₂O. Граниты I-типа часто содержат амфибол и пироксен. Граниты S-типа могут содержать гранат, кордиерит и силлиманит.
Цветовые вариации гранита
Минеральный состав гранита напрямую влияет на цвет породы. Светлые граниты содержат больше кварца и полевого шпата. Розовые граниты получают свой цвет от калиевого полевого шпата, содержащего окисленное железо. Белые или серые граниты имеют плагиоклаз в качестве основного полевого шпата. Темные граниты содержат больше темных минералов, таких как биотит и роговая обманка. Черные граниты не являются настоящими гранитами. Обычно это габбро или базальт.
Физические свойства, связанные с минеральным составом
Минеральный состав гранита придает этой породе ее известные физические свойства:
Твердость: Гранит имеет твердость 6–7 по шкале Мооса. Это делает его тверже лезвия стального ножа (около 5.5). Кварц очень твердый (7), в то время как полевой шпат немного мягче (6).
Плотность: Гранит имеет плотность от 2.63 до 2.75 грамма на кубический сантиметр. Эта высокая плотность обусловлена плотной кристаллической структурой.
Прочность на сжатие: Гранит может выдерживать давление от 100 до 300 МПа. Поэтому он используется для несущих конструкций.
Цвет: Цвет зависит от пропорций светлых и темных минералов.
Текстура: Гранит имеет крупнозернистую, зернистую текстуру. Зерна сцеплены друг с другом, что делает породу прочной.
Где встречается гранит?
Гранит встречается на всех континентах. Он образует крупные тела, называемые батолитами. Они могут иметь размер в сотни или тысячи квадратных километров. Крупные месторождения гранита существуют в США, Канаде, Бразилии, Китае, Индии и странах Европы и Африки. Крупнейший обнаженный гранитный батолит в Северной Америке — горный хребет Сьерра-Невада в Калифорнии.
Распространенное применение гранита
Минеральный состав гранита делает его полезным для многих применений:
Строительный камень: Гранит используется для столешниц, полов и облицовки стен.
Памятники и мемориалы: Его долговечность и способность сохранять мелкие детали делают его идеальным для надгробий и статуй.
Строительный заполнитель: Дробленый гранит используется в бетоне и дорожном строительстве.
Брусчатка и бордюры: Гранитные блоки используются для улиц, дорожек и бордюров.
Гранит использовался в качестве строительного материала тысячи лет. Великая Китайская стена содержит участки из гранита, которые стоят и сегодня.
Заключение
Минеральный состав гранита — это то, что делает эту породу такой особенной. Кварц, полевой шпат и слюда являются эссенциальными минералами. Их пропорции определяют цвет, твердость и внешний вид породы. Акцессорные минералы добавляют разнообразие и характер. Будь то розовая столешница, серый фасад здания или черный памятник, вы видите результат уникального сочетания минералов. Понимание минерального состава гранита помогает вам оценить, почему эта порода ценилась на протяжении веков.