Земная кора богата природными ресурсами, из которых отдельно можно выделить минеральные и органические полезные ископаемые. Люди применяют их в самых различных областях - от топлива (нефть, уголь, газ) до строительства (например, облицовка мрамором и гранитом) и производства различных предметов, необходимых в повседневной жизни. Одним из таких ресурсов является горная порода гнейс.
Определение
Гнейсом принято называть метаморфическую, то есть сформировавшуюся в недрах Земли, горную породу. Под метаморфизмом понимается преобразование осадочных и магматических природных минеральных образований в результате перемены физико-химических условий (температура, давление, воздействие разнообразных газовых и водных растворов). Такие процессы происходят из-за колебаний земной коры и иных процессов, протекающих в них. Как следствие, происходят различные превращения и образуются метаморфические горные породы. Гнейс зачастую характеризуется четкой выраженностью параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой.
Размеры зерен минерала обычно больше 0,2 мм. Данные зернисто-кристаллические образования богаты полевым шпатом и обычно представлены кварцем, мусковитом, биотитом и иными минералами. Среди цветов преобладают светлые оттенки (серые, красные и другие).
Гнейс – одна из наиболее часто встречающихся метаморфических горных пород, очень популярный и практичный отделочный материал в строительстве. Выглядит как уплотненный округлый кусок с шероховатой и неровной поверхностью. Обладает большой прочностью, переносит большие амплитуды температур. Данные физико-механические свойства обусловливают долгосрочные, надежные и эстетических результаты в строительстве, при облицовке зданий и тротуаров, при оформлении интерьеров.
Проблема терминологии
В научной среде возникала полемика по поводу вопроса, к каким горным породам относится гнейс. Одни исследователи (Левинсон-Лессинг, Половинкина, Судовиков) считали, что здесь непременно должен присутствовать кварц. Другие ученые (Саранчина, Шинкарев) выдвигали другую точку зрения, согласно которой порода изобилует полевыми шпатами, а также включает кварц. То есть во втором варианте наличие кварца не является необходимым.
Однако первая трактовка близка к его первоначальному толкованию, когда данным термином обозначали лишь сланцы, соответствующие по минеральному составу гранитам. То есть кварц является все же типоморфным, определяющим минералом в составе гнейсов.
Гипотезы об образовании
Происхождение горной породы гнейс является до конца невыясненным и в наше время, хотя и существует несколько десятков научных предположений, а также множество литературных источников, затрагивающих данную тему. Тем не менее все суждения сходятся в неких основных мнениях. Например, что возникновение гнейсов определено процессами глубокого метаморфизма различных горных пород.
Некоторые петрологи рассматривают гнейс как фрагменты перворожденной земной коры, покрывшей планету при остывании и смене агрегатного состояния из огненно-жидкого в твердое. Также есть предположение, что это изверженные породы, которые в результате метаморфизма обрели слоистость. Третьи считают гнейсы химическим осадком первозданного океана, который кристаллизовался под большим атмосферным давлением из перегретой воды. Четвертые видят в них осадочные породы, тысячелетиями изменявшиеся под воздействием тепла земли, давления и деятельности подземных вод.
Существует и еще одна гипотеза, согласно которой гнейсы представляют собой осадочные породы, кристаллизовавшиеся в процессе или вскоре после своего отложения в земной коре. Предполагают, что наиболее внушительное образование гнейсов в истории Земли происходило около 2,5-2,0 млрд лет назад.
Состав и структура
Гнейс относится к горным породам, для которых типична полосчатая текстура, возникающая из-за поочередного расположения светлых и темных минералов. Окраска обычно светлая. Основные составляющие: кварц, полевой шпат и другие.
Химический состав приближен к гранитам и глинистым сланцам, разнообразен. Как правило, это 60-75 % кремнекислоты, 10-15 % глинозема и в небольшом объеме окись железа, известь, Mg, К, Na и H2O.
Физические параметры весьма зависимы от строения и уровня сланцеватости. Плотностная характеристика равняется 2600-2900 кг/м куб., доля объема пор в общем объеме - 0,5-3,0 %.
Исходя из минеральных слагающих, принято различать биотитовые, мусковитовые гнейсы и так далее. По структуре они бывают, например, древовидные, очковые, ленточные.
По типу первообразующих горных пород существует деление на пара- и ортогнейсы. Первые возникают в итоге изменений осадочных пород; вторые же – вследствие видоизменения магматических (обычно вулканогенных) горных пород.
Типичным признаком у горной породы гнейса является сланцеватость, имеющая разные характеристики. Она представляет собой либо остаток первичной слоистости осадочных пород, либо является интрузией.
Разновидности
Разделение гнейсов на различные виды обусловлено разнообразием минералогического и элементного состава, степенью зернистости (структурные особенности) и расположением зерен в породе (текстурные характеристики).
В результате преобразования осадочных пород образуются богатые глиноземом гнейсы, часто включающие в свой состав гранат и андалузит (высокоглиноземистые).
Породы с порфиробластической текстурой, в которых обычно округлые или эллипсовидные порфиробласты полевого шпата (иногда вместе с кварцем) в поперечном сечении видны в форме глазков, называют очковыми.
Сложные метаморфические образования смешанного строения, пронизанные гранитным материалом, включающие его прожилки, называются мигматитами.
Гнейс может состоять из нескольких минералов: биотита, мусковита, диопсида и других. Некоторые разновидности гнейсов имеют собственные названия, например чарнокиты и эндербиты.
Кроме того, широко применяется разделение по типу начальных пород. Гнейс как магматическая горная порода представлен ортогнейсами, возникшими в итоге преобразования изверженных пород (например, гранитов). Считается, что их основным первоначальным источником служат извержения вулканов. Парагнейсы же являются следствием глубокого метаморфизма осадочных горных пород.
Взаимосвязь гнейса и гранита
Гнейс - часто встречающаяся горная порода, в составе которой преобладают полевой шпат, кварц и слюда. Аналогичные составляющие характерны и для гранита, однако существует принципиальное отличие. Оно заключается в том, что в граните нет четкого распределения составляющих его компонентов. В гнейсе же все минералы расположены параллельно друг другу, придавая ему слоистости. К тому же минералы нередко залегают в земной коре массивными плитами и пластами.
Однако часты случаи, когда горная порода гнейс теряет свою слоистость и переходит в гранит. Данное обстоятельство говорит о близкой взаимосвязи данных природных образований.
Особенности залегания в земной коре
Примечательно, что при своей широкой распространенности, гнейс весьма разнообразен. В результате различных процессов меняется способ и направление взаиморасположения его составляющих частей, к которым, кроме всего прочего, могут присоединяться или частично их замещать также и новые минералы. В результате возникают новые разнообразные виды гнейса.
Гнейсы встречаются очень часто, преимущественно среди пород докембрийского периода. Так, серогнейсовые залежи фундамента Канадского щита считаются наидревнейшими горными породами на планете: по оценке ученых, им более трех миллиардов лет. Впрочем, распространены и более молодые породы кайнозойской эры, образовавшиеся в результате высоких температур.
Распространение (распределение)
Горная порода гнейс выходит из недр на поверхность, главным образом, в странах, где вследствие различных процессов и факторов произошел сбой в горизонтальном расположении слоев, либо же в итоге размыва новообразовавшихся и обнажения более старых.
Главным образом, значительные залежи относятся к обнажению кристаллического фундамента. На Балтийском щите это Республика Карелия, Ленинградская и Мурманская области, за границей - Финляндия.
В Российской Федерации гнейсы часто встречаются в центральной полосе Уральского хребта, на юго-востоке Сибирской платформы (Алданский щит), кавказской Лабино-Малкинской зоне и в осевой зоне поднятия Главного хребта.
Также, за границей залежи сосредоточены в канадском комплексе Акаста, Скандинавии, на Украинском щите Восточно-Европейской платформы.
Практическое применение (использование) гнейса
Горная порода преимущественно используется для производства строительного камня (щебня и бута), а также в качестве отделки. Из этого природного материала изготавливают бут в виде плит для фундаментов, плиты для пешеходных зон; они используются также для облицовки каналов, набережных. Считается, что чем ближе текстура гнейсовых пород к гранитам, тем выше их качество.
Эту горную породу используют для постройки объектов социальной значимости: зданий, храмов, пешеходных дорожек, скверов, дворов.
Очень часто используется гнейс для создания внутреннего и внешнего украшения зданий и сооружений: облицовка стен, колонн, лестниц пола и камина.
