гнейс что это такое
Что такое гнейс? Метаморфические горные породы. Происхождение, состав, свойства и применение гнейсов
Гнейс — грубозернистая порода метаморфического происхождения с характерной структурой в виде чередующихся слоев различных минералов. В результате такого расположения он имеет полосатый вид. Термин «гнейс» не ассоциируется с определенным минеральным составом, поскольку последний сильно варьируется и зависит от протолита (предшественника). Эта горная порода имеет множество разновидностей.
Что такое гнейс
Как уже было отмечено выше, наименование «гнейс» является показателем текстуры, а не компонентного состава. Под это определение попадают множество метаморфических пород с полосчатой структурой, отражающей разделение светлых и темных минералов. Такой тип расположения свидетельствует о жесткости условий формирования всех гнейсов.
Разделение минералов происходит при достаточно сильной миграции ионов, которая возможна только при очень высокой температуре (600-700 °С). Вторым необходимым условием является сильное давление, которое приводит к появлению полосок. Притом последние могут быть как прямыми, так и искривленными и иметь разную толщину.
Характерной чертой гнейсовой текстуры является также то, что ее полосы представляют собой не сплошные листы или пластины, а слои с зернистой структурой.
Визуально гнейсы могут выглядеть по-разному. Каждая разновидность породы данного типа имеет уникальный рисунок. Черные и светлые минеральные слои могут быть прямыми, волнистыми либо иметь неправильную форму. В последнем случае их расположение выглядит хаотичным. В некоторых камнях полосы настолько толстые, что гнейсовая структура видна только на куске породы достаточно крупного размера.
Общие сведения
Гнейс — очень распространенный тип горной породы, наиболее характерный для нижних зон континентальной коры. Однако в некоторых местах он часто находится на поверхности. Такое встречается в тех частях земного шара, где кристаллические породы не покрыты слоем осадочных (Скандинавия, Канада и т. д.).
Ответ на вопрос, что такое гнейс, не всегда был однозначным. Впервые этот термин употреблен Агриколой в 1556 году для обозначения горной породы, имеющей железосодержащие жилы. Основы современного употребления этого названия предположительно заложил в 1786 году Вегнер. Он определял гнейс как породу полевого шпата с кварцевой слюдой и крупно-сланцеватой структурой.
Особенности метаморфических горных пород
Метаморфическими называют горные породы, которые образуются в результате преобразования предшественников магматического или осадочного происхождения. Изменения преимущественно связаны с тектоническими процессами, которые приводят к тому, что определенные участки земной коры попадают в условия повышенных температуры и давления. Это запускает ряд физико-химических процессов, которые приводят:
В результате исходная порода (осадочная, магматическая или же метаморфическая) приобретает совершенно другие свойства. При этом степень изменения зависит от силы и длительности воздействия факторов, вызывающих преобразование.
Типичными примерами метаморфических горных пород являются кварцит, мрамор и глинистый сланец, сформированные из песчаника, известняка и глины соответственно. Магматические и осадочные протолиты при преобразовании ведут себя по-разному. Часто метаморфизм осуществляется в несколько стадий.
Гнейс — пример метаморфической горной породы высокого качества. Это означает, что он формировался в очень жестких физических условиях.
Структура и состав гнейса
Как уже было отмечено выше, компонентный состав гнейса довольно вариабелен. Однако во всех породах этой группы можно выделить ряд наиболее встречающихся минералов. Основу большинства гнейсов составляют:
В небольшом количестве может присутствовать роговая обманка (авгит), а также различные примеси.
В минеральный спектр могут также входить:
Обобщенно можно сказать, что структура гнейса формируется светлыми и темными силикатами, которые образуют нерегулярные подпараллельные полосы толщиной от 1 до 10 мм. Однако иногда они могут быть гораздо толще. Это говорит о том, что такой гнейс претерпевал частичное плавление или введение нового материала. Такие изменения происходят при переходе к другому типу породы — мигматиту.
Несмотря на хорошо развитую слоистость, ключевым свойством гнейса является целостность. Это достаточно прочная порода. Под воздействием нагрузок она не раскалывается вдоль плоскостей слоения, как, например, сланец. Это объясняется тем, что правильную ориентацию в гнейсе получают менее 50 % минеральных зерен. В результате формируется достаточно грубая слоистая структура. Характер расщепления — один из ключевых параметров, по которому можно определить, какая порода — гнейс, а какая — филлит или сланец.
Светлые полосы обычно образованы полевым шпатом и кварцем, а темные — мафическими минералами (роговая обманка, пироксен, биотит и т. д).
Формирование породы
Гнейс образуется в результате перекристаллизации минеральных зерен при сильном нагревании и давлении. Этот процесс происходит на границе столкновения плит и называется региональным метаморфизмом. В ходе таких изменений минеральные зерна увеличиваются в размерах и разделяются на полосы, что делает породу более устойчивой.
Гнейс может формироваться из разных предшественников, включая:
Наиболее типичный протолит гнейса — сланец. Под воздействием температуры и давления он превращается в филлит, затем в метаморфический сланец и наконец в гнейс. Этот процесс сопровождается превращением глинистых компонентов исходной породы в слюды, которые в результате перекристаллизации преобразуются в гранулированные минералы. Появление последних считается рубежом перехода в гнейс.
К довольно распространенным протолитам относят также диарит. В качестве предшественника может служить и гранит, который в результате воздействия высокой температуры и давления приобретает полосатую структуру. Такой гнейс называют гранитным. При его формировании минералогических преобразований практически не происходит. Изменения носят преимущественно структурный характер.
Гранитный гнейс также формируется в результате метаморфизма некоторых осадочных пород. Конечный продукт их преобразования имеет полосатую структуру и минералогический состав, подобный граниту.
Классификация
Классификация породы основана на четырех характеристиках гнейса:
Для обозначения разновидности породы обычно используют двойной термин. Например, наличие в названии слова «гранитный» указывает на то, что такой гнейс образовался из гранита, а «диоритный» — из диорита. В данном случае уточняющий термин соответствует конкретному протолиту.
Классификация по типу породы-предшественника более широкая. Согласно ей все гнейсы подразделяют на два вида:
По минеральному составу различают следующие виды гнейсов:
Если перед словом «гнейс» не стоит уточняющий термин, то компонентный состав условно считается классическим (полевой шпат, кварц, биотит).
Структурная классификация характеризует форму и расположение слоев. Темные и светлые полосы могут формировать различные текстуры, в связи с чем различают древовидные, листовые, ленточные гнейсы и др.
Физико-механические свойства
В пределах группы гнейсов степень рассланцованности разных пород варьируется в достаточно широких пределах, в связи с чем показатели физико-механических свойств сильно колеблются. Экспериментально были установлены следующие значения для основных характеристик:
В целом гнейс можно охарактеризовать как тяжелую, прочную и грубую на ощупь породу с высокой плотностью и отчетливо слоистой структурой, устойчивой к расщеплению. Твердость этого камня сравнима со сталью.
Практическое применение
Гнейс широко применяют в строительстве и ландшафтном дизайне. Большая часть этого камня используется для изготовления гравия и щебня, однако эта порода также подходит:
Плюсами гнейса как строительного материала являются его прочность и устойчивость к воздействию бытовых кислот. Эстетическая красота этого камня делает его подходящим для изготовления облицовочных плит. Гнейсом часто заменяют гранит, поскольку добыча последнего обходится гораздо дороже.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Гнейс – особенности горной породы
Среди видоизменённых горных пород хорошо известна и получила широкое распространение горная порода Гнейс. Она представляет собой похожий на гранит камень со светлоокрашенными полосами и линзами, чередующимися со слоями или темноокрашенными полосами. Название породы произошло от немецкого “Gneis” (шахтёрский термин неизвестного происхождения). Она покрывает большую площадь земли, образуя целые горные хребты.
История и происхождение
Происхождение гнейс, как и прежде, является загадкой и предметом жарких дискуссий. Имеющиеся гипотезы основаны на следующих немногочисленных предположениях.
Минерал – Гнейс
Некоторые эксперты считают гнейсы остатками внешней твёрдой оболочки Земли (верхней части литосферы), образовавшейся в период её перехода из огненно-жидкого состояния в твёрдую массу. По утверждению других специалистов, эта порода – результат извержения, впоследствии видоизменилась и приобрела слоистость в результате проявления горного давления, давления заключённых в породах газов и жидкостей и атмосферного давления.
Существует также версия, что гнейсы являются химическим осадком древнего океана, который перешёл в кристаллическое состояние из-за температуры воды и под влиянием давления атмосферы того времени.
Многие считают их осадочными породами, которые тысячелетиями менялись под воздействием земной температуры, давления и минеральных вод или осадочными породами, которые сразу после отложения кристаллизовались и остаются в таком состоянии в наши дни.
Таким образом, выделяют три вида гнейсов по способу их образования:
Метаморфические гнейсы (образованные из магматических и осадочных пород в процессе изменения их физико-химических свойств).
Все гнейсы очень древние. Серым гнейсам, которые являются старейшими, – четыре миллиарда лет, что, практически соответствует возрасту нашей планеты.
Наиболее активный период формирования гнейса произошёл 2,5-2,0 млрд. лет назад. Более древними являются серые гнейсы. Комплексы этой породы известны на всех крупных платформах. Древнейшими из установленных комплексом серых гнейсов считаются гнейсы Акаста, выходящие на поверхность в провинции Слейв на западе Канадского щита.
Самой древней горной породой на планете, как считают учёные, являются серые гнейсы региона Акаста, из которых формируется основание эократона Слейв Канадского щита. Им 4 миллиарда лет.
СПРАВКА! Некоторые гнейсы более молодые — образовались в кайнозойский период из-за высокотемпературного метаморфизма.
Добыча минерала
Гнейс не настолько широко распространён как мрамор. Крупные образования этой горной породы известны в Скандинавии и Канаде. Российские известные месторождения находятся в Карелии, Мурманской и Ленинградской области. Крупные месторождения известны на Украине.
Разработка месторождений гнейсов осуществляется в карьерах.
В горнодобывающую промышленность поступает необработанный, дроблёный или штучный.
Метод отделения от массива зависит от физико-механических свойств горной породы, условий её залегания и типа продукции, которую нужно получить.
Добыча гнейсов, как и любых горных пород, осуществляется в три основных этапа:
Физико-химические свойства
Разновидности камня
По характеру горных пород, образующих гнейс, выделяют:
Ортогнейсы получаются в результате преобразования магматических горных пород. Парагнейсы – следствие метаморфических изменений, происходящих с осадочными горными породами.
По минеральному составу различают гнейсы:
С учётом структурного состава и текстуры гнейсы бывают:
Критериями, по которым выделяют разновидности гнейсов, служат минеральный и химический состав, а также структура и текстура породы. Например, к нефелиновым разновидностям причисляют все изверженные породы, в которых существенную роль играет нефелин.
Сфера применения минерала
Сланцеватость понижает строительные свойства метаморфических пород, в частности морозостойкость и прочность в направлении, параллельном сланцеватости. Таким образом, Гнейсы уступают по прочности и внешне граниту, но отличаются большей плотностью по сравнению с осадочными породами, из которых они образовались.
Интерес строителей к этой породе понятен. Гнейс обычно не расщепляется по плоскостям слабости, как большинство других метаморфических пород. Это позволяет использовать щебень из этого камня при строительстве дорог, площадок и в ландшафтных проектах.
Эту породу широко применяют в производстве строительного камня (щебня и бута). Гнейсы используют для постройки различных объектов: зданий, храмов, парков, тротуаров, дворовых плит, дорожного покрытия. Гнейсы, имеющие высокую плотность и красивую структуру (гнейсо-граниты), применяют для украшения зданий и сооружений: облицовка стен, колонн, лестниц, пола и камина.
Для кладки фундаментов, облицовки набережных, каналов, тротуаров, как бутовый камень, гнейс используется чаще, поскольку добывать его легче, раскалывая по слоям. Некоторые гнейсы достаточно долговечны, чтобы хорошо работать в качестве размерного камня. Эти камни распиливаются или рассекаются на блоки и плиты, используемые в различных проектах строительства, мощения и бордюров.
Некоторые гнейсы имеют яркий блеск и достаточно привлекательны для использования в качестве архитектурного камня. Красивая напольная плитка, облицовочный камень, ступени, подоконники, столешницы и кладбищенские памятники часто делаются из полированного гнейса.
Чем больше гнейсовые породы схожи с текстурой гранита, тем больше их ценность. Худшими представителями этой породы считаются полосчатые и ленточные гнейсы.
Стоимость
Камень из гнейса с характерными признаками породы продаётся в среднем по 15 р. за каждый. Разновидности гнейса, применяемые для облицовки, можно купить от 230 р. за кв. Стоимость варьируется с учётом внешнего вида, параметров и текстуры плит. Мелкие столбчатые обломки этой породы для декорирования аквариумов стоят по 12000 р. за кг.
Нередко строительные материалы из гнейса, реализуют по стоимости гранита. Если на гнейсе нет характерных полос, отличить его от гранита, практические невозможно. Иногда профессиональные резчики камня извлекают из него лучший слой, который затем продаётся как гранит высокого сорта.
В такой отрасли как “торговля” любая порода с видимыми, переплетёнными зёрнами полевого шпата, считается «гранитом». Вид гнейсов и других пород, продаваемых как «гранит», беспокоит многих геологов. Тем не менее эта давняя практика торговли размерными камнями упрощает дискуссии с клиентами, поскольку не всё знают технические названия необычных изверженных и метаморфических пород.
Интересное о камне
Гнейсы причисляют к числу старейших горных пород на нашей планете. Посредством анализа содержащихся в них цирконов можно определить дату образования Земли. На сегодняшний день древнейшим считается циркон, найденный в гнейсах Джек-Хил в Австралии. По мнению учёных, ему 4,4 млрд. лет.
Заключение
В науке «Минералогия» применяются различные определения термина «гнейс». По сути, этот камень является видоизменённым гранитом. Кроме того, иногда их невозможно отличить друг от друга. Гнейс, будучи внешне, по весу и прочности схожим с гранитом, является менее дорогим, чем и пользуются архитекторы и строители.
Гнейс: минеральный состав, образование, свойства и применение
Образование, свойства и применение гнейса
Гнейс относится к метаморфическим горным породам, т.е. изменившие минеральный состав или размер и текстуру агрегатов зёрен без существенного изменения химического состава (за исключением содержания воды и двуокиси углерода) под воздействием флюидов, температуры и давления.
Наиболее значительный процесс образования гнейса в истории Земли наблюдался на рубеже 2,5-2,0 млрд. лет назад. В фанерозое гнейсы формировались локально при погружении блоков сиалической коры в области высоких температур и давлений.
К специфическим щелочным гнейсам приурочены крупные месторождения руд редких элементов (ниобия, тантала, редких земель, бериллия и др.). Серые гнейсы района Акаста, слагающие фундамент эократона Слейв Канадского щита, относятся к самым древним из известных в настоящее время горных пород на Земле — их возраст оценивается почти в 4 млрд. лет.
Название породы происходит от немецкого «Gneis».
В составе гнейсов присутствует, преимущественно, кварц, калиевый полевой шпат, плагиоклаз и темноцветные минералы (пироксены, роговая обманка, слюды). Второстепенные минералы гнейса: гранат, кордиерит, дистен, силлиманит и др. Акцессорные минералы: сфен, рутил, циркон, апатит, магнетит, карбонаты.
По характеру образующих гнейс первичных горных пород различают парагнейсы и ортогнейсы. Парагнейсы образуются в результате метаморфических процессов, происходящих с осадочными горными породами, а ортогнейсы — в результате преобразования магматических (чаще — вулканических) горных пород.
По минеральному составу выделяют плагиогнейсы, биотитовые, мусковитовые, двуслюдяные, пироксеновые, скаполитсодержащие, анортитовые, корундосодержащие, графитоидные, амфиболовые и щелочные гнейсы. Последний содержит темноцветных минералов щелочные пироксены (эгиринавгит, эгирин) и амфиболы (арфведсонит, рибекит).
По структурному составу и текстуре различают древовидные, очковые, ленточные, листовые, норитовые, нефелиновые и др. гнейсы.
Физико-механические свойства гнейса сильно зависят от состава и степени сланцеватости. Плотность в пределах 2600-2900 кг/куб. м, водопоглощение — 0,2-2,3 %. Прочностные характеристики у большинства гнейсовых пород невысокие.
Гнейс менее распространен, чем, например, мрамор. Крупные месторождения этой горной породы известны в Скандинавии и Канаде. В нашей стране разрабатываются месторождения в Карелии, Мурманской и Ленинградской области. Крупные месторождения известны на Украине.
Гнейс используется, преимущественно, для производства строительного камня (щебня и бута). Некоторые породы (чаще — гнейсо-граниты), имеющие высокую плотность и красивую структуру, используются в качестве отделочного камня. В России разведаны и разрабатываются два месторождения гнейсо-гранитов (в Карелии) для производства облицовочного камня.
Происхождение названия: от немецкого Gneis — старый термин рудознатцев Саксонии.
Разновидности: Гранитогнейс, кингицит, лавиалит, микрогнейс, ортогнейс, парагнейс, плагиогнейс, плейрогнейс, протогнейс, флазергнейс, флоитит, чарнокит,эндербит, тоналит, трондьемит.
Главные минералы: Кварц, полевой шпат, плагиоклаз.
Второстепенные минералы: Гранаты, силлиманит, кордиерит, биотит, мусковит, хлорит, ставролит, гиперстен, кианит.
Акцессорные минералы: Циркон, титанит, апатит, шпинель, монацит, брукит, ортит, магнетит, рутил, графит.
Серый, серовато-белый, бурый, коричневый, розовый, красный.
Что такое гнейс? Свойства гнейса. Применение гнейса
Описание и свойства гнейса
Гнейс, горная порода видоизмененная (метаморфическая), по объемному весу, минеральному составу и внешнему виду схожая с гранитами, из которых, собственно и образовалась.
По структуре гнейсы полнокристаллические (не содержат стекла ) с мелкой, средней и грубой зернистостью. Текстура их сланцеватая (слоистая, полосчатая), что означает вытянутость, составляющих минералов, перпендикулярно, некогда созданному давлению.
Месторождения гнейса
Гнейс — порода, которая относится к наиболее обширной группе континентальной земной коры. Древнейшие, образованные в докембрийский период — серые гнейсы, им почти четыре миллиарда лет.
Это одна из пород, составляющих гранитно-метаморфический слой Канадского, Алданского, Украинского, Балтийского щита, Восточно-Европейской, Сибирской платформы, Скалистых, Уральских и Кавказских гор, Альп, Аппалачей, Саян, Тянь-Шаня, других образований.
Слоистость и минеральный состав гнейса
Из-за полосчатой структуры, гнейсы подвержены выветриванию, относительно легко раскалываются вдоль сланцеватых плоскостей, что и происходит в условиях переменного замораживания-оттаивания.
Сланцеватое строение упрощает добычу породы, но повышает хрупкость вдоль слоев. Хотя, в перпендикулярном к слоистости направлении, как и гранит, гнейс достаточно прочен.
Слои могут визуально не четко разделяться или явственно выделяться в виде полос, светло и темноокрашенных минералов. Толщина отдельных полос бывает столь значительной, что слоистость не видна на отдельных образцах.
Широкие отчетливые полосы можно наблюдать на обнаженных породах гнейсов, фото которых отображает сланцеватость минералов.
Необходимо заметить, что гнейс, как геологический термин, имеет не всегда однозначное понятие. В разных странах так могут называть группу пород или породы с определенными свойствами, иногда со значительной степенью выветренности. Грань между распределением гранитов и гнейсов или сланцев и гнейсов, во многих случаях может быть очень относительной.
Происхождение гнейса
Метаморфизм гнейса
По способу образования разделяются три вида горных пород:
магматические гнейсы;
осадочные гнейсы;
метаморфические гнейсы.
Последние преобразуются из первых двух видов путем изменения их физических и химических характеристик. Это происходит под средством водных и газовых растворов, температуры, давления, перемещения на значительные глубины минеральных слоев.
Такое явление и называется метаморфизмом. В условиях регионального метаморфизма произошли гнейсы, сланцы (глинистые, хлоритовые, тальковые, кристаллические), кварциты, амфиболиты, филлиты.
Полевые шпаты, кварц, плагиоклаз и слюды — основной минеральный состав гнейса, как и гранита, с дополнительными включениями слоев различных минералов. Слоистость бывает настолько плотной, а промежуточные слои настолько малы, что гнейс можно считать до метаморфической (материнской) породой, то есть гранитом, из которого гнейс и образовался под большим давлением путем перекристаллизации. Иногда эти породы трудно различить.
Виды гнейса
Исходя из количественной пропорции главных, присутствия подчиненных, выделяют разновидности гнейса по составу минералов, которых достаточно много. Например:
термин плагиогнейсы применяется, когда плагиоклаз преобладает над полевым шпатом;
В процессе разнообразных условий образования и минерального состава слоев, формируется различная структура породы, по которой также выделяют несколько разновидностей.
Древовидная, она же листовидная или карандашная разновидность в действительности является тектонитом или мелонитом. Это растянутый прессованный гнейс с включениями образований кварца столбчатой призматической формы.
Очковая текстура отличается образованиями овальных линз полевых шпатов, внедренных в мелкозернистую ткань породы. Такую структуру еще называют порфиробластической.
Всего насчитывается близко сорока разновидностей гнейсов, которые разделяют еще и по химическому составу, способу и периоду образования, наличию пород осадочных и магматических, относительным размерам, форме зерен.
Применение гнейса
Гнейс имеет менее декоративный вид и меньшую прочность, чем гранит, но в строительстве применяется не реже, поскольку значительно дешевле последнего.
Для кладки фундаментов, облицовки набережных, каналов, тротуаров, как бутовый камень, гнейс используется чаще, поскольку добывать его легче, раскалывая по слоям. Вымощены гнейсовыми плитами многие настилы городских площадей и парковых аллей.
Большинство шлифованных плит кирпичного или серого цвета, с мелким зернистым рисунком, станций метро и холлов многих общественных зданий, принимают за гранитные.
На самом деле, это плотной структуры гнейс. Большая часть породы идет на производство гравия и щебня, из наиболее плотной, с красивым рисунком делают облицовочные и тротуарные плиты.
Цена гнейса
Часто каменные строительные материалы, добытые в гнейсовых месторождениях, продают, как гранитные по более высокой цене. Распознать разницу, если на камне или плитах нет полосатости, чаще всего невозможно. Булыжник из гнейса с явными признаками породы можно купить по 15 р. за штуку.
Облицовочный болгарский гнейс предлагается от 230 р.за квадратный метр. Цена возрастает, в зависимости от текстуры, цвета, формы и размера плит. Декоративные, небольших размеров, столбчатые обломки гнейса для аквариумов продаются по 12000 р. за кило.
Гнейс у детей
Гнейс у новорожденных связан с обменными процессами. Это частое явление, выглядит как кожные сухие чешуйки сероватого или желтоватого цвета на голове в области волос. Гнейс у детей не считается заболеванием, проходит к 6–8 месяцам.
Организм ребенка после рождения адаптируется к серьезным изменениям, и обмен веществ этого периода очень интенсивный. Кожа, как орган с наискорейшим обновлением, реагирует прежде всего. Гнейс у грудничка на голове может появиться в первые дни или возникнуть еще до рождения.
За выделение кожной смазки отвечают сальные железы. Они почти всегда находятся возле волосяных луковиц. Именно по волосу сальные выделения попадают на поверхность кожи, чтобы смазывать и увлажнять ее.
Механизм этот у младенцев не отрегулирован и выделения могут значительно превышать количество, необходимое для кожи. Также интенсивно обновляются и формируются новые волосяные луковицы. Два процесса совпадают, потому проявляется гнейс на голове, за редким исключением, у всех младенцев. Чаще всего в теменной области.
Но бывает и более обширный гнейс у детей, фото отображают такие случаи. Это объясняется тем, что кожное сало выделяется слишком интенсивно.
А поскольку наибольшее количество сальных желез расположено в коже лица, на голове, шее, то чешуйками может покрываться не только головка, но и лоб, брови, зона между бровями, уши, затылок.
Если гнейс волосистой части головы не проходит больше года, или его проявления слишком активны, следует обратиться к педиатру. Возможно, это следствие нарушения обменных процессов.