Гнейс ( / n aɪ s / nice ) — распространенный и широко распространенный тип метаморфической породы . Он образуется в результате метаморфических процессов при высоких температурах и высоких давлениях, воздействующих на образования, состоящие из магматических или осадочных пород . Гнейс образуется при более высоких температурах и давлениях, чем сланец . Гнейс почти всегда имеет полосчатую текстуру, характеризующуюся чередованием более темных и светлых полос и без отчетливого спайности .
Гнейсы распространены в древней коре континентальных щитов . Некоторые из старейших пород на Земле являются гнейсами, например, гнейс Акаста .
В традиционном английском и североамериканском использовании гнейс — это крупнозернистая метаморфическая порода , имеющая полосчатость состава ( гнейсовая полосчатость ), но слабо развитая сланцеватость и нечеткая спайность . Другими словами, это метаморфическая порода, состоящая из минеральных зерен, легко видимых невооруженным глазом, которые образуют очевидные слои состава, но имеют лишь слабую тенденцию к разрушению вдоль этих слоев. В Европе этот термин более широко применялся к любой грубой метаморфической породе с высоким содержанием слюды. [1]
Британская геологическая служба (BGS) и Международный союз геологических наук (IUGS) используют гнейс как широкую текстурную категорию для средне- и крупнозернистых метаморфических пород, которые демонстрируют слабо развитую сланцеватость, с композиционной слоистостью более 5 миллиметров (0,20 дюйма). толщиной [2] и имеет тенденцию раскалываться на пластины толщиной более 1 сантиметра (0,39 дюйма). [3] Ни одно из определений не зависит от состава или происхождения, хотя породы, бедные пластинчатыми минералами , с большей вероятностью имеют гнейсовую текстуру. Таким образом, гнейсовые породы в значительной степени перекристаллизованы , но не содержат большого количества слюды, хлорита или других пластинчатых минералов. [4] Метаморфическая порода, демонстрирующая более сильную сланцеватость, классифицируется как сланец, а метаморфическая порода, лишенная сланцеватости, называется гранофельсом . [2] [3]
Гнейсы, представляющие собой метаморфизованные магматические породы или их эквиваленты, называются гранитогнейсами , диоритовыми гнейсами и т. д. Гнейсовые породы также могут быть названы в честь характерного компонента, такого как гранатовый гнейс, биотитовый гнейс, альбитовый гнейс и так далее. Ортогнейс обозначает гнейс, образовавшийся из магматической породы , а парагнейс — из осадочной породы . [2] [3] И BGS, и IUGS используют гнейсозу для описания пород с текстурой гнейса, [2] [3] , хотя гнейс также остается широко используемым. [5] Например, гнейсовый метагранит или гнейсовый метагранит означают гранит, который подвергся метаморфизации и тем самым приобрел гнейсовую текстуру.
Минералы в гнейсе расположены слоями, которые на поперечном сечении выглядят как полосы. Это называется гнейсовой полосчатостью. [6] Более темные полосы содержат относительно больше темноцветных минералов (содержащих больше магния и железа ). Более светлые полосы содержат относительно больше кислых минералов (таких минералов, как полевой шпат или кварц , которые содержат больше более легких элементов, таких как алюминий , натрий и калий ). [7]
Полосчатость развивается при высокой температуре, когда порода сжимается в одном направлении сильнее, чем в других ( негидростатическое напряжение ). Полосы развиваются перпендикулярно направлению наибольшего сжатия, также называемому направлением укорочения, поскольку пластинчатые минералы вращаются или перекристаллизовываются в параллельные слои. [8]
Распространенной причиной негидродинамического напряжения является воздействие на протолит ( исходный горный материал, претерпевающий метаморфизм) чрезвычайной сдвигающей силы, силы скольжения, аналогичной толканию верха колоды карт в одном направлении и нижней части колоды. колоду в другую сторону. [6] Эти силы растягивают камень, как пластик , и исходный материал раскладывается на листы. Согласно теореме о полярном разложении , деформация, вызванная такой сдвигающей силой, эквивалентна вращению породы в сочетании с сокращением в одном направлении и растяжением в другом. [9]
Некоторые полосы образуются из исходного горного материала (протолита), который подвергается экстремальным температурам и давлению и состоит из чередующихся слоев песчаника ( светлее) и сланца (темнее), который метаморфизуется в полосы кварцита и слюды. [6]
Другая причина полосатости — «метаморфическая дифференциация», при которой разные материалы разделяются на разные слои посредством химических реакций, и этот процесс до конца не изучен. [6]
Оген-гнейс , от немецкого : Augen [ˈaʊɡən] , что означает «глаза», представляет собой гнейс, возникающий в результате метаморфизма гранита, который содержит характерные эллиптические или линзовидные зерна, связанные сдвигом ( порфирокласты ), обычно полевой шпат , окруженные более мелкозернистым материалом. Более мелкозернистый материал деформируется вокруг более устойчивых зерен полевого шпата, создавая такую текстуру. [10]
Мигматит — это гнейс, состоящий из двух или более различных типов горных пород, один из которых имеет вид обычного гнейса (мезосомы ) , а другой имеет вид интрузивной породы , такой как пегматит , аплит или гранит ( лейкосома ). . Порода также может содержать меланосому основной породы, комплементарную лейкосоме. [11] Мигматиты часто интерпретируются как частично расплавленная порода: лейкосома представляет собой богатый кремнеземом расплав, меланосома - это остаточная твердая порода, оставшаяся после частичного плавления, а мезосома - исходная порода, которая еще не испытала частичного плавления. [12]
Гнейсы характерны для областей регионального метаморфизма , достигающего средней амфиболитовой и гранулитовой метаморфической фации . Другими словами, порода метаморфизовалась при температуре выше 600 °C (1112 °F) и давлении от 2 до 24 кбар . Многие различные разновидности горных пород могут быть метаморфизованы в гнейс, поэтому геологи стараются добавлять описания цвета и минерального состава к названию любого гнейса, такого как гранат-биотитовый парагнейс или серовато-розовый ортогнейс . [14]
Континентальные щиты — это области обнаженных древних горных пород, которые составляют стабильные ядра континентов. Породы, обнаженные в древнейших районах щитов архейского возраста (более 2500 млн. лет), в основном относятся к гранитно-зеленокаменным поясам. Зеленокаменные пояса содержат метавулканические и метаосадочные породы , претерпевшие относительно легкую степень метаморфизма при температуре 350–500 ° C (662–932 ° F) и давлении 200–500 МПа (2 000–5 000 бар). Зеленокаменные пояса окружены высокосортными гнейсами, демонстрирующими сильно деформированный метаморфизм при низком давлении и высокой температуре (более 500 ° C (932 ° F)) в амфиболитовую или гранулитовую фацию. Они образуют большую часть обнаженных пород в архейских кратонах . [15]
Гнейсовые купола распространены в орогенных поясах (областях горообразования). [16] Они состоят из купола гнейса, прорванного более молодым гранитом и мигматитом и покрытого осадочной породой. [17] Они были интерпретированы как геологическая запись двух различных событий горообразования: первое привело к образованию гранитного фундамента, а второе – к деформации и плавлению этого фундамента с образованием куполов. Однако некоторые гнейсовые купола на самом деле могут быть ядрами метаморфических ядерных комплексов , областей глубокой коры, вынесенных на поверхность и обнаженных во время растяжения земной коры . [18]
Слово «гнейс» используется в английском языке по крайней мере с 1757 года. [25] Оно заимствовано из немецкого слова «Gneis» , ранее также называвшегося «Gneiss» , которое, вероятно, происходит от средневерхненемецкого существительного « gneist » «искра» (так называемого, потому что камень блестит). [26]
Гнейс использовался в качестве строительного материала, например, факоидальный гнейс, широко используемый в Рио-де-Жанейро . [27] Гнейс также использовался в качестве строительного заполнителя для асфальтового покрытия . [28]
