Магматические горные породы, используемые в качестве полезных ископаемых

Магматические горные породы представляют большую ценность и широко применяются в народном хозяйстве страны. Они используются в качестве строительных материалов, для каменного литья и как кислотоупорные камни. Некоторые изверженные горные породы успешно применяются как активные минеральные добавки после размола пород и вводятся в цементы для улучшения их гидравлических свойств.

Габбро - основная интрузивная порода, она является представителем глубинных пород. В составе габбро 60-70% авгита и оливина и 30-40% натриево-кальциевых плагиоклазов. Эти породы обычно темной окраски, средне- или крупнозернистые, образуют в земной коре сравнительно небольшие тела - жилы, штоки и лакколиты. Разновидности габбро, состоящие из одного минерала - Лабрадора, называются лабрадоритами.

Габбро используется в качестве строительного и облицовочного камня высокой прочности, для получения щебня и дорожного камня, служит материалом для изготовления памятников.

Габбровые породы известны в Закавказье - в северной полосе, примыкающей к оз. Севан. Они выявлены и в других местах Кавказа. С габбровыми породами связаны проявления железных, титано-железных, титано-ванадиевых и никелевых руд, а также медного и серного колчедана.

Базальты - излившаяся, в незначительной степени измененная вулканическая горная порода. В составе базальтов преобладает плагиоклаз (Лабрадор), присутствуют пироксены, оливин, магнетит, титанит, апатит и другие минералы. Цвет базальтов темный до черного. Химический состав их близок химическому составу габбро. Сильно разрушенные и измененные вторичными процессами базальты называются диабазами или базальтовыми порфиритами.

Обычно базальты широко распространены среди вулканических толщ всех возрастов. Они залегают в виде покровов, потоков и куполов, некоторым свойственна пластовая отдельность. Очень характерна для базальтов столбчатая отдельность (рис. 41) - порода разбивается на правильные шестигранники.

Рис. 41. Столбчатая отдельность в андезито-базальтах, характерная для средней части потока; в покрывающих его слоях неправильно-глыбовая отдельность. Баш-Гарни. Армянская ССР. По А. И. Заварицкому

На Кавказе ведется добыча базальтов. Они являются хорошим строительным материалом, применяются для производства щебня (при строительстве дорог) и штучного камня, для облицовки сооружений. Базальты прочны, хорошо поддаются полировке, а поэтому их часто используют скульпторы. Так как базальты легко плавятся, из них изготовляют кислотоупорную химическую аппаратуру, трубы, бронеплиты для мельниц, плиты для полов, электроизоляторов сильного тока и др.

Диабазы (аналог габбро) - излившаяся горная порода стекловатой или скрытокристаллической структуры темного и серо-зеленого цвета. В составе диабаза выделяются удлиненные зерна плагиоклазов. Залегают диабазовые породы в виде потоков, покровов и жил. Имеют место разновидности диабазов, застывшие на некоторой глубине и имеющие крупнозернистое строение.

Эти излившиеся породы распространены в районе Военно-Грузинской дороги.

Близко примыкает к диабазам щелочной диабаз - тешенит. Известны тешениты в Грузии на р. Иори, в Раче и Имеретии, в Ахалцихском районе и других пунктах. Тешениты найдены и в Азербайджане.

На Курсебском месторождении, находящемся на территории Грузинской ССР, тешениты светло-серого и темно-серого цвета разрабатываются карьерами. Они хорошо обрабатываются и полируются, применяются при строительстве монументальных зданий, используется как облицовочный декоративный камень.

Диабазовый щебень пригоден для дорожного строительства.

Пироксениты - полнокристаллическая ультраосновная бесполевошпатовая порода, состоящая обычно из пироксенов моноклинных или псевдоромбических, иногда из тех и других вместе, и из роговой обманки. Из акцессорных минералов встречаются оливин, биотит и рудные минералы - магнетит и ильменит, иногда хромит.

Пироксениты - тяжелые горные породы темного зеленовато-серого цвета, иногда с буроватым оттенком. Залегают в виде больших масс, штоков, массивов и жил. Содержат довольно часто руды железа, а иногда и платины. Встречаются во многих районах Кавказа.

Перидотиты - ультраосновные интрузивные породы, состоящие из оливина - 65-75%, биотита, роговой обманки и авгита - 25-35%. Цвет этих пород черный, темно-зеленый, реже светло-зеленый. Залегают в виде больших масс, штоков, массивов и жил.

Перидотиты содержат руды железа, а в некоторых случаях самородную платину.

На Северном Кавказе перидотиты изучены в бассейне Лабы и в других пунктах [Сердюченко С. Н., 1949], в Армении - по северному берегу оз. Севан [Паффенгольц К. Н., 1934].

Дуниты - ультраосновная интрузивная порода, состоящая почти исключительно из одного оливина. Цвет породы желтовато-зеленый, при разрушении оливина становится темно-зеленым и черным. Количество хромита достигает 3%, иногда несколько больше. В некоторых случаях содержание его настолько возрастает, что он начинает преобладать над оливином.

Дуниты залегают в виде огромных масс, штоков, массивов и жил. При выветривании переходят в змеевики- серпентины. С дунитами иногда связаны месторождения платины.

Эти породы установлены и изучены в бассейне Лабы и в других районах Северного Кавказа и в Армении по северному берегу оз. Севан.

Пегматиты имеют крупнозернистую структуру, относятся к ультракислым интрузивным породам. Они состоят из кварца (45-55%), ортоклаза (45-55%), мусковита и биотита (0-10%).

Часто пегматиты встречаются в виде жил, иногда заключают в себе золото, олово и другие металлы, слюды, драгоценные камни и радиоактивные минералы. На территории Кавказа пегматиты установлены в некоторых пунктах, но изучены еще недостаточно.

Андезиты по своему составу приближаются к базальтам - это эффузивная горная порода, темноокрашенная (темно-серая, бурая, иногда почти черная). Образуется она в результате застывания на дневной поверхности или вблизи нее лав вулканов, содержащих 56-60% кремнекислоты, много магния, кальция и железа.

Андезит состоит из кристаллов среднего плагиоклаза, андезина, пироксена, реже магнетита, роговой обманки и др. Вместе с базальтами составляют основную массу эффузивных пород.

Применяются андезиты для изготовления кислотоупорных изделий, в бумажной промышленности, на строительстве для специальных облицовок. Андезитовая мука является сырьем для химической промышленности. Используются андезиты и в качестве дорожно-строительного материала.

На Кавказе выявлены большие запасы андезитов.

Граниты и гранодиориты относятся к кислым изверженным породам, они состоят в основном из полевых шпатов - до 70% и кварца - 25-30% , в небольших количествах присутствуют биотит, амфибол, пироксен. При небольшом содержании кварца в породе и преобладании плагиоклаза (известковонатриевый полевой шпат) над ортоклазом (калиевый полевой шпат) граниты переходят в гранодиориты.

Граниты и гранодиориты характеризуются значительной плотностью, цвет их беловатый, светло-серый, иногда красный. Эти породы образуются на глубине и залегают в виде больших масс, штоков, массивов и жил.

Применяются граниты и гранодиориты на строительстве, а в полированном и шлифованном виде используются для облицовки памятников и других сооружений (рис. 42). Грузинским высококачественным гранитом облицован Московский Государственный университет им. М. В. Ломоносова, многие станции Московского метрополитена. При строительстве Тбилисского, Ленинградского, Киевского и Бакинского метрополитенов также применяли грузинский гранит.

Рис. 42. Государственный академический театр оперы и балета им. Спендиарова (здание облицовано серым гранитом). Ереван

В Грузии гранит разрабатывается на Рикотском, Шрошинском, Ципском, Рквийском и других месторождениях. На территории Армении граниты и гранодиориты получают на таких месторождениях, как Памбакское, Агарское, Мегринское, Каджаранское и др. На Кавказе месторождения гранита известны и во многих других местах.

Древние излившиеся аналоги гранитов называются кварцевыми порфирами, а молодые - липаритами (риолитами).

Кварцевые порфиры - аналоги гранитов среди промежуточных пород. В их составе значительную роль играет кварц. Цвет пород светло-серый, темно-серый, зеленоватый или красно-бурый. Наблюдаются крупные вкрапления кварца, полевых шпатов и слюды. Кварцевые порфиры залегают в виде куполов, покровов, потоков и жил. В некоторых случаях они используются в качестве красивого строительного материала. Встречаются во многих пунктах на территории Кавказа.

Липариты (риолиты) являются неизменными излившимися аналогами гранитов. В составе пород отмечается большое количество кремнезема. Цвет породы обычно светлый. Она представляет собой лаву, застывшую на поверхности.

Применяются липариты при строительстве и для других целей. Распространены в пределах Малого Кавказа.

Обсидиан (лат. "Obsidianus lapis" - камень Обсидия - эту породу впервые открыл в Эфиопии Обсидий) - однородная стекловатая вулканическая горная порода, образующаяся при застывании вязких разновидностей кислой липаритовой или липарито-дацитовой лавы. Обсидианы обычно темного цвета, встречаются черные и красновато-черные. Излом раковистый, режущий. Твердость 5. Плотность 2,5-2,6. Содержит около 0,5% воды. Хорошо полируется.

Еще древние племена, населявшие Кавказ, применяли обсидиан для изготовления наконечников стрел и копий, ножей, скребков и украшений. В настоящее время он используется как поделочный камень, применяется в качестве вспучивающегося наполнителя при изготовлении легких бетонов.

Распространен обсидан в областях вулканической деятельности в Закавказье. Запасы его весьма велики на территории Армянской ССР. Здесь цветные обсидианы (рис. 43) - черные, красные и других оттенков - встречаются в районе селений Новониколаевка, Нурнус, Аракел, Джерабер. В Грузии фиолетовый обсидиан найден в бассейне рек Храми и Алегети. В Азербайджане обсидианы установлены в долине р. Тертер, недалеко от известного курорта Истису. Известны Чегемское и Заюковское месторождения обсидиана на Северо-Западном Кавказе.

Рис. 43. Обсидиан. Гора Арагац. Армянская ССР

Обычно при извержениях вулканов в кислой магме растворено много различных газов, и, когда магма подходит к поверхности земли и давление значительно падает, из расплава начинается интенсивное их выделение. Эти газы вспенивают лаву, и при ее застывании образуется стекловатая весьма пористая порода - пемза, часто ее называют каменной пеной. Большое количество пустот и тончайшие перегородки в породе делают ее необычайно легкой. Плотность ее меньше единицы, и она плавает на воде. Катастрофические извержения кислых лав, как правило, сопровождаются обильным образованием пемзы.

Пемза обычно белого, светло-серого, реже красноватого цвета, с характерным пенистым строением, иногда трубчатым, с матовым шелковистым блеском в изломе.

Пемза широко используется как абразивный материал в дерево- и металлообрабатывающей промышленности, в кожевенном деле, применяется для шлифовки и полировки мрамора, кости, литографского камня. В химической промышленности она употребляется для изготовления фильтров и сушильных аппаратов, а также в качестве инертной массы для различного рода катализаторов. В нефтяной промышленности пемза служит для очистки нефтепродуктов и масел. Добавление пемзы к нитроглицериновым взрывчатым веществам повышает их чувствительность к детонации. Применяют ее также в качестве наполнителей бетонов, для изготовления термоизоляторов и др.

Из пемзы получают ряд ценных продуктов - жидкое стекло, метасикат натрия, различные адсорбенты, широкий ассортимент стекол - хрусталь, оптическое, сортовое, оконное, тарное, а также стеклоткани, стеклопластики, различные фильтры для очистки пищевых продуктов, напитков, минеральных и пресных вод.

Месторождения пемзы встречаются в областях потухших вулканов и известны во многих пунктах на Северном Кавказе и в Закавказье. Крупнейшие ее месторождения эксплуатируются в Армянской ССР. На Анийском месторождении, расположенном в бассейне р. Арпачай, она залегает среди плотного вулканического пепла и туфа в толще черных андезито-базальтов. Разрабатывается месторождение карьерами. Обнажения пемзы на дневной поверхности на территории Армении широко развиты в каньонах рек Ахурян, Касах, в районах Пемзашен, Иринд, в Аштаракском, Кировоканском районах и в других местах. Проявления ее в Азербайджане известны в бассейне верхнего течения р. Тертер (пемзовидный липарит).

Перлит - продукт былой вулканической деятельности. По составу перлит соответствует кислым лавам - липаритам, дацитам и др. В них преобладают SiO₂ (65-75%) и Аl₂О₃ (10-15%) и в небольших количествах присутствуют Fe₂O₃, CaO, MgO, SO₃, K₂O. Перлит содержит до 3-6% связанной воды.

При термической обработке перлит вспучивается, при этом объем его увеличивается в 10-20 раз, а масса уменьшается. Вспученные зерна перлита имеют небольшую объемную массу. Используются перлиты в качестве наполнителей в легковесных бетонах, теплоизоляционных и огнеупорных цементах. Они придают изделиям легкость, упругость, хорошие акустические свойства. Применяются они для изоляции труб с целью предотвращения их коррозии, служат фильтрами при очистке пищевых продуктов. Вспученный перлит широко используется в химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической промышленности и в сельском хозяйстве.

Кавказ и Закавказье располагают большими запасами перлита. Месторождения его выявлены во многих местах Азербайджана (Кельбаджарские), в Армении (Фонтанское, Арагацское, Сиасанское и др.). Установлены перлиты и в других районах Кавказа. Магма всегда содержит некоторое количество газов и паров воды, которые при извержениях взрываются. Вулканические выбросы состоят из раздробленных или распыленных продуктов извержения, в совокупности называемых пирокластическим материалом (греч. "пир" - огонь и "кластикос" - раздробленный). Сюда относятся вулканические пепел и песок, лапилли и вулканические бомбы.

Вулканические бомбы при полете в воздухе приобретают ту или иную форму. Форма их зависит от состава и вязкости лавы. Вулканические бомбы бывают округлые с трещиноватой поверхностью (типа хлебной корки), веретенообразные, лепешкообразные, лентообразные и др. (рис. 44).

Рис. 44. Вулканические бомбы

Лапилли (лат. - "камешек") - мелкие неправильной формы обломки лавы размером от горошины до грецкого ореха, обычно выбрасываемые во время взрывной (эксплозивной) деятельности вулкана.

Вулканическая пыль и пепел - самые мелкие частицы измельченной магмы, выбрасываемые вулканом при извержении. В зависимости от размера частиц, силы извержения и ветра вулканический пепел оседает на значительных расстояниях от места действующего вулкана.

Вулканический пепел успешно применяется при изготовлении легких бетонов, тарного стекла, цементов, теплоизоляционных материалов, фильтровальных масс и т. п. В некоторых случаях используется при выращивании растений.

В Армении месторождения вулканического пепла известны во многих районах. В Грузии его наличие установлено в нескольких местах в бассейне р. Баниоша (селения Больбаг и Барда-Дзор); в Кахетии проявления пепла белого цвета найдены у ст. Мелаани и недалеко от ст. Цнорис-Цхали. Темно-серый вулканический пепел отмечается вблизи ст. Бакуриани. В бассейне р. Коблианчай у сел. Уртхисубани (по Аджарскому шоссе) залегает слой пепла серого цвета мощностью до 2 м. Интересно отметить, что здесь в его отложениях встречаются окаменелые, хорошо сохранившиеся деревья, стволы которых расположены различным образом, вплоть до вертикального положения. На территории Азербайджана вулканический пепел прослеживается на обширных пространствах.

На Северном Кавказе наиболее разведанным является Нальчинское месторождение вулканического пепла. Обнаружен он в бассейнах рек Кянджи, Малая Шалушка, Азсу, а также в долинах Чегема, Баксана и др.

Вулканические шлаки образуются в процессе эксплозивной деятельности вулканов из очень жидкой подвижной магмы, из которой газы легко удаляются, поэтому пористость застывших кусков шлака меньше, чем пемзы.

Продукты шлаковых выбросов различаются по форме обломков и по особенностям их строения. Крупные куски шлаков, как правило, бесформенны, а мелкие принимают округлые очертания. Среди обломков шлака обычно находят вулканические бомбы различных форм. Насыпной материал большинства шлаковых скоплений окислен. Вулканические шлаки представляют преимущественно скопления довольно рыхлых пород, состоящие из обломков пористого и пузыристого строения. Цвет шлаков обычно серый, черный, у выветрелых разностей красно-бурый.

Месторождения вулканических шлаков известны во многих пунктах Кавказа, но особенно большие запасы их находятся на территории Армянской ССР. На Анийском месторождении известны вулканические шлаки черные с синеватым оттенком и других цветов с разнообразными отливами.

Вулканические шлаки все шире и шире используются для получения легких конструктивных бетонов. Шлаки плотностью 0,4-0,6 г/см³ представляют наибольший интерес для индустриального строительства - они могут быть использованы для получения теплоизоляционных бетонов. Подобные разновидности шлаков известны в Армении на Кармрашенском месторождении.

Вулканические шлаки применяются при сооружении шоссейных и железнодорожных насыпей и в других отраслях народного хозяйства.

При извержении вулканов в атмосферу на большую высоту выбрасывается много пепла и пыли, которые разносятся ветром на большие расстояния. Крупные обломки и глыбы падают недалеко от места извержения. Отложившийся таким образом рыхлый материал постепенно слеживается, уплотняется, цементируется, и образуются плотные породы, называемые вулканическими туфами.

Вулканические туфы - прочный и красивый строительный материал. Туфы отличаются большой стойкостью к внешним воздействиям, обладают высокими звуко- и теплоизоляционными свойствами, легко обрабатываются. Строительство из туфа значительно дешевле, чем кирпичная кладка, а здания прочнее и долговечнее.

В результате вулканической деятельности, широко проявившейся на территории Армении, Азербайджана и Грузии в кайнозойский и четвертичный периоды, здесь образовались большие запасы туфа и туфолав^*.

^* (Туфолавы - образования, представляющие собой застывшую лаву, содержащую обломочный пирокластический материал.)

В Армении выявлено около 40 разновидностей туфов и туфолав. Интересными являются туфовые лавы артикского типа, распространенные на западных и южных склонах г. Арагац. Туфолавы Артикского месторождения представляют собой вулканическую стекловатую породу, мелкопористую, розовато-фиолетового цвета с оттенками от белого до черного. Они хорошо поддаются обработке, прочные и легкие, широко используются в качестве строительного материала. Артикские туфы разрабатываются карьерами. Для их резки применяются современные режущие машины.

Рис. 45. Обсерватория Ереванского государственного университета (здание сооружено из туфа)

Из туфов различных цветов и оттенков в Армении построены красивейшие здания (рис. 45, 46).

Рис. 46. Myгни. Церковь святого Георгия, XVII в. (сооружена из туфа). Армянская ССР

Узорчатые облицовочные туфы разрабатываются в Болнисском районе Грузии. Туфы этого месторождения известны как декоративный облицовочный материал блекло-палевой окраски с тончайшими узорами темных прожилков. Он использован в Тбилиси для отделки здании Тбилисского городского комитета партии Грузинского филиала Института Маркса-Энгельса-Ленина Грузинского Дворца правительства. Этими же туфами облицованы изящные арки мостов через Куру Вулканические туфы распространены также во многих пунктах Азербайджана и на Северном Кавказе.

Когда при извержении вулканов происходит большое выделение газов, это обычно приводит к распылению выбрасываемой магмы. Раскаленные обломки и частицы породы вместе с газами выносятся в атмосферу и, двигаясь по земной поверхности в виде подвижной массы застывают, образуя спекшиеся или "сваренные" туфы, внешне напоминающие застывшую лаву. Эти породы называются игнимбритами (лат. - "образованные огненным ливнем").

На территории Южной Грузии в живописных верховьях Куры и в глубоких каньонах р. Паравани залегают умеренно- и слабоспекшиеся туфы пемзово-пепловых потоков, т. е. игнимбритов и других эффузивов. Эта толща светлых туфов была давно известна и описана еще в 1902 г. Г. В. Абихом. Наиболее спекшиеся разности кирпично-розового цвета, по мере ослабления спекания они сменяются туфами палевыми, светло-серыми до снежно-белых. Эти туфы сравнительно легко режутся ножом. В вардзийской формации (Южная Грузия) поток спекшихся туфов достигает мощности 40 и даже 50-60 м. Верхняя ровная поверхность игнимбритового горизонта покрывается темными андезитовыми туфами осаждения. Вниз по течению Куры мощность спекшихся туфов убывает до 20-30 м. К северу от Вардзия в районе Ахалкалинского плато, где туфовый поток покрывается молодыми базальтами, на правобережье Куры и в долине Паравани их мощность снова возрастает до 60-80 м.

В долине Куры в отвесной скале левого берега в мягких пластах спекшегося туфа высечены многочисленные пещеры древнегрузинского монастыря-крепости Вардзия - на протяжении примерно 1 км около 600 комнат, зал и переходов. Эта крепость вмещала примерно 20000 человек. В пещерном городке Вардзия несколько церквей, в центре размещен главный храм. Сохранились фресковая живопись, покрывающая стены и свод храма, остатки водопровода и оросительной системы, бассейн - прекрасной пресной проточной воды. Поражают высеченные хозяйственные сооружения, кладовые для хранения продуктов и вина, библиотеки-книгохранилища, бани, столовые, казнохранилища и т. п. Прав был один из историков, который, восхищаясь красотой и богатством пещерного городка, оставил также запись: "Об этом трудно поведать словами, кто пожелает, тот да узрит Вардзия сам".