Co to jest gnejs? Skały metamorficzne. Pochodzenie, skład, właściwości i zastosowanie gnejsów

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-12 11:41

Gnejs to gruboziarnista skała pochodzenia metamorficznego o charakterystycznej strukturze w postaci naprzemiennych warstw różnych minerałów. W wyniku takiego ułożenia ma wygląd pasków. Termin „gnejs” nie jest związany z konkretnym składem mineralnym, ponieważ ten ostatni jest bardzo zróżnicowany i zależy od protolitu (prekursora). Ta skała ma wiele odmian.

Co to jest gnejs

Jak wspomniano powyżej, nazwa „gnejs” jest wskaźnikiem tekstury, a nie składu składników. Definicja ta obejmuje wiele skał metamorficznych o strukturze pasmowej, odzwierciedlającej rozdzielenie minerałów jasnych i ciemnych. Tego typu lokalizacja wskazuje na sztywność warunków powstawania wszystkich gnejsów.

Separacja minerałów następuje przy wystarczająco silnej migracji jonów, co jest możliwe tylko w bardzo wysokich temperaturach(600-700 °C). Drugim niezbędnym warunkiem jest silny nacisk, który prowadzi do pojawienia się pasków. Co więcej, te ostatnie mogą być zarówno proste, jak i zakrzywione i mieć różne grubości.

Cechą charakterystyczną tekstury gnejsu jest również to, że jej pasma nie są ciągłymi arkuszami lub płytami, ale warstwami o ziarnistej strukturze. W większości przypadków granulki mineralne są widoczne gołym okiem.

Wizualnie gnejsy mogą wyglądać inaczej. Każdy rodzaj rasy tego typu ma unikalny wzór. Czarne i jasne warstwy mineralne mogą być proste, pofalowane lub mieć nieregularny kształt. W tym drugim przypadku ich układ wygląda chaotycznie. W niektórych kamieniach pasma są tak grube, że struktura gnejsu jest widoczna tylko na odpowiednio dużym kawałku skały.

Informacje ogólne

Gnejs to bardzo powszechny rodzaj skały, najbardziej charakterystyczny dla niższych stref skorupy kontynentalnej. Jednak w niektórych miejscach często znajduje się na powierzchni. Występuje w częściach świata, gdzie skały krystaliczne nie są pokryte warstwami osadowymi (Skandynawia, Kanada itp.).

Odpowiedź na pytanie, czym jest gnejs, nie zawsze była jednoznaczna. Po raz pierwszy termin ten został użyty przez Agricolę w 1556 roku w odniesieniu do skały z żyłami zawierającymi żelazo. Podstawę współczesnego używania tej nazwy podobno położył w 1786 r. Wegner. Zdefiniował gnejs jako skałę skaleniową z miką kwarcową igruboziarnista struktura łupkowa.

Cechy skał metamorficznych

Nazywane są skałami metamorficznymi, które powstają w wyniku przemian prekursorów pochodzenia magmowego lub osadowego. Zmiany są związane głównie z procesami tektonicznymi, które prowadzą do tego, że niektóre części skorupy ziemskiej wchodzą w warunki podwyższonej temperatury i ciśnienia. To uruchamia serię procesów fizycznych i chemicznych, które skutkują:

• do rekrystalizacji - zmiana orientacji, położenia i struktury minerałów;
• odwodnienie;
• migracja rozwiązań;
• przekształcenie niektórych związków chemicznych w inne;
• wprowadzenie nowych składników kompozycji.

W rezultacie pierwotna skała (osadowa, magmowa lub metamorficzna) nabiera zupełnie innych właściwości. Jednocześnie stopień zmiany zależy od siły i czasu trwania wpływu czynników powodujących transformację.

Typowymi przykładami skał metamorficznych są kwarcyt, marmur i łupki utworzone odpowiednio z piaskowca, wapienia i gliny. Protolity magmowe i osadowe zachowują się inaczej podczas transformacji. Często metamorfizm zachodzi w kilku etapach.

Gnejs jest przykładem wysokiej jakości skały metamorficznej. Oznacza to, że powstał w bardzo trudnych warunkach fizycznych.

Struktura i skład gnejsu

Jak wspomniano powyżej, skład składników gnejsu jest dość zmienny. Jednak we wszystkich rasach tej grupy jest to możliwezidentyfikować szereg najpopularniejszych minerałów. Większość gnejsów opiera się na:

• Skaleń (ortoklaz, plagioklaz);
• kwarc;
• mika (biskowit, biotyt itp.).

Niewielka ilość może zawierać hornblende (augit), a także różne zanieczyszczenia.

Widmo mineralne może również obejmować:

• grafit;
• staurolit;
• kyanite;
• granat;
• silimanit;
• amfibole;
• porfiroblasty;
• epidot.

Ogólnie można powiedzieć, że strukturę gnejsu tworzą jasne i ciemne krzemiany, które tworzą nieregularne, subrównoległe pasy o grubości od 1 do 10 mm. Czasami jednak mogą być znacznie grubsze. Sugeruje to, że taki gnejs uległ częściowemu stopieniu lub wprowadzeniu nowego materiału. Takie zmiany zachodzą podczas przejścia na inny rodzaj skały - migmatyt.

Pomimo dobrze rozwiniętego warstwowania, kluczową właściwością gnejsu jest integralność. To dość silna rasa. Pod wpływem obciążeń nie pęka wzdłuż płaszczyzn laminowania, jak np. łupek. Tłumaczy się to tym, że mniej niż 50% ziaren mineralnych otrzymuje prawidłową orientację w gnejsie. W rezultacie powstaje raczej gruboziarnista struktura warstwowa. Charakter łupania jest jednym z kluczowych parametrów, dzięki którym można określić, która skała jest gnejsem, a która fyllitem lub łupkiem.

Jasne smugi są zwykle tworzone przez skaleń ikwarc, a ciemne - minerały maficzne (hornblenda, piroksen, biotyt itp.).

Kształtowanie się rasy

Gnejs powstaje w wyniku rekrystalizacji ziaren mineralnych pod wpływem silnego ciepła i ciśnienia. Proces ten zachodzi na granicy kolizji płyt i nazywa się metamorfizmem regionalnym. Podczas tych zmian ziarna minerałów powiększają się i rozdzielają na pasma, dzięki czemu skała jest bardziej stabilna.

Gnejs może powstawać z różnych prekursorów, w tym:

• złoża gliny i piasku;
• skały magmowe;
• osady krzemowo-węglanowe i węglanowe.

Najbardziej typowym protolitem z gnejsu są łupki. Pod wpływem temperatury i ciśnienia zamienia się w fyllit, następnie w łupek metamorficzny, a na końcu w gnejs. Procesowi temu towarzyszy przemiana składników ilastych pierwotnej skały w miki, które w wyniku rekrystalizacji przekształcają się w minerały ziarniste. Pojawienie się tego ostatniego jest uważane za granicę przejścia do gnejsu.

Diarite jest również dość powszechnym protolitem. Granit może również pełnić rolę prekursora, który w wyniku działania wysokiej temperatury i ciśnienia nabiera prążkowanej struktury. Taki gnejs nazywa się granitem. W czasie jej powstawania praktycznie nie dochodzi do przekształceń mineralogicznych. Zmiany mają głównie charakter strukturalny.

Gnejs granitowy powstaje również w wyniku metamorfizmu niektórych skał osadowych. Produkt finalnyich przekształcenie ma strukturę pasmową i skład mineralogiczny zbliżony do granitu.

Klasyfikacja

Klasyfikacja skał opiera się na czterech cechach gnejsu:

• typ protolitu;
• nazwa protokołu;
• skład mineralny;
• struktura i tekstura.

Podwójny termin jest zwykle używany do określenia odmiany rasy. Na przykład obecność słowa „granit” w nazwie wskazuje, że taki gnejs powstał z granitu, a „dioryt” – z diorytu. W tym przypadku kwalifikujący się termin odpowiada konkretnemu protolitowi.

Klasyfikacja według typu poprzedniej rasy jest szersza. Według niej wszystkie gnejsy dzielą się na dwa rodzaje:

• ortognejsy - utworzone ze skał magmowych;
• paragnejsy - pochodzą ze skał osadowych.

Następujące rodzaje gnejsów wyróżniają się składem mineralnym:

• piroksen;
• alkaliczne;
• amfibol;
• biotyt;
• dwa-mika;
• muskularny;
• plagiognejsy.

Jeżeli przed słowem „gnejs” nie ma określenia kwalifikującego, wówczas skład składników jest warunkowo uważany za klasyczny (skalenie, kwarc, biotyt).

Klasyfikacja strukturalna charakteryzuje kształt i układ warstw. Ciemne i jasne pasma mogą tworzyć różne tekstury, w związku z czym wyróżnia się gnejsy drzewiaste, liściowe, wstążkowe itp.

Właściwości fizyczne i mechaniczne

W grupie gnejsów stopień ścinania różnych skałzmienia się w dość szerokim zakresie, a zatem wskaźniki właściwości fizycznych i mechanicznych ulegają znacznym wahaniom. Następujące wartości zostały eksperymentalnie ustalone dla głównych cech:

• gęstość - 2650-2870 g/m³;
• absorpcja wody - 0,2-2,3%;
• porowatość - 0,5-3,0%.

Ogólnie rzecz biorąc, gnejs można opisać jako ciężką, twardą i szorstką skałę o dużej gęstości i wyraźnie warstwowej strukturze odpornej na pękanie. Twardość tego kamienia jest porównywalna do stali.

Praktyczne zastosowanie

Gnejs jest szeroko stosowany w budownictwie i projektowaniu krajobrazu. Większość tego kamienia jest używana do produkcji żwiru i tłucznia, ale ta skała jest również odpowiednia:

• do układania fundamentów;
• do robienia płytek;
• do licowania chodników, nasypów;
• jako kamień gruzowy.

Zaletami gnejsu jako materiału budowlanego jest jego wytrzymałość i odporność na kwasy domowe. Estetyczne piękno tego kamienia sprawia, że nadaje się on do produkcji płytek licowych. Gnejs jest często zastępowany granitem, ponieważ ten ostatni jest znacznie droższy w wydobyciu.