Кварцит — это твердая, не слоистая метаморфическая порода , которая изначально была чистым кварцевым песчаником . [1] [2] Песчаник превращается в кварцит посредством нагревания и давления, обычно связанных с тектоническим сжатием в орогенных поясах . Чистый кварцит обычно имеет белый или серый цвет, хотя кварциты часто встречаются в различных оттенках розового и красного из-за различного количества гематита . Другие цвета, такие как желтый, зеленый, синий и оранжевый, обусловлены другими минералами.
Термин кварцит также иногда используется для очень твердых, но неметаморфизованных песчаников , которые состоят из кварцевых зерен, тщательно сцементированных дополнительным кварцем. Такая осадочная порода стала называться ортокварцитом, чтобы отличить ее от метаморфического кварцита, который иногда называют метакварцитом , чтобы подчеркнуть его метаморфическое происхождение. [3] [4]
Кварцит очень устойчив к химическому выветриванию и часто образует хребты и устойчивые вершины холмов. Почти чистое содержание кремния в породе дает мало материала для почвы ; поэтому кварцитовые хребты часто голые или покрыты только очень тонким слоем почвы и небольшой (если вообще) растительностью. Некоторые кварциты содержат как раз достаточно восприимчивых к погодным условиям минералов, несущих питательные вещества, таких как карбонаты и хлорит, чтобы образовать суглинистую, довольно плодородную, хотя и неглубокую и каменистую почву.
Кварцит использовался с доисторических времен для изготовления каменных орудий. В настоящее время он используется как декоративный блочный камень, как щебень при строительстве автомагистралей и как источник кремнезема для производства кремния и кремниевых соединений.
Кварцит — очень твердая порода, состоящая в основном из взаимосвязанной мозаики кристаллов кварца. Зернистая, похожая на наждачную бумагу поверхность имеет стекловидный вид. Незначительные количества бывших цементирующих материалов, оксида железа, кремнезема, карбоната и глины, часто мигрируют во время перекристаллизации, вызывая образование полос и линз внутри кварцита. [1] Чтобы быть классифицированной как кварцит Британской геологической службой , метаморфическая порода должна содержать не менее 80% кварца по объему. [5]
Кварцит обычно считается метаморфическим по происхождению. [6] [4] Когда песчаник подвергается воздействию большого тепла и давления, связанных с региональным метаморфизмом, отдельные зерна кварца перекристаллизовываются вместе с бывшим цементирующим материалом. Большая часть или вся первоначальная текстура и осадочные структуры песчаника стираются метаморфизмом. [1] Перекристаллизованные зерна кварца примерно равны по размеру, образуя то, что называется гранобластовой текстурой, и они также демонстрируют признаки метаморфического отжига, при котором зерна становятся грубее и приобретают более полигональную текстуру. [6] Зерна настолько тесно связаны, что при разрушении породы она раскалывается по зернам, образуя нерегулярный или раковистый излом. [7]
Геологи признали к 1941 году, что некоторые породы демонстрируют макроскопические характеристики кварцита, даже если они не подвергались метаморфизму при высоком давлении и температуре. Эти породы подвергались только гораздо более низким температурам и давлениям, связанным с диагенезом осадочных пород, но диагенез сцементировал породу настолько тщательно, что для ее отличия от метаморфического кварцита необходимо микроскопическое исследование. Термин ортокварцит используется для отличия такой осадочной породы от метакварцита, полученного в результате метаморфизма. В более широком смысле, термин ортокварцит иногда более широко применялся к любому кварцевому арениту, сцементированному кварцем . Ортокварцит (в узком смысле) часто состоит на 99% из SiO2 с очень небольшим количеством оксида железа и устойчивых к следам минералов, таких как циркон , рутил и магнетит . Хотя обычно присутствует немного ископаемых , первоначальная текстура и осадочные структуры сохраняются. [8] [4]
Типичное различие между настоящим ортокварцитом и обычным кварцевым песчаником заключается в том, что ортокварцит настолько сильно сцементирован, что он будет ломаться поперек зерен, а не вокруг них. [3] Это различие можно распознать в полевых условиях . В свою очередь, различие между ортокварцитом и метакварцитом заключается в начале перекристаллизации существующих зерен. Разделительная линия может быть размещена в точке, где напряженные зерна кварца начинают заменяться новыми, ненапряженными, мелкими зернами кварца, создавая текстуру раствора , которую можно определить в тонких срезах под поляризационным микроскопом. С увеличением степени метаморфизма дальнейшая перекристаллизация создает пенистую текстуру , характеризующуюся полигональными зернами, встречающимися в тройных стыках, а затем порфиробластическую текстуру , характеризующуюся грубыми, нерегулярными зернами, включая некоторые более крупные зерна ( порфиробласты ). [7]
В Соединенных Штатах, образования кварцита можно найти в некоторых частях Пенсильвании, районе Вашингтона (округ Колумбия), восточной части Южной Дакоты , Центральном Техасе, [9] юго-западной Миннесоте , [10] государственном парке Devil's Lake в хребте Барабу в Висконсине , [11] хребте Уосатч в Юте , [ 12] около Солт-Лейк-Сити, штат Юта, и в качестве устойчивых хребтов в Аппалачах [13] и других горных регионах. Кварцит также найден в медном руднике Morenci в Аризоне . [14] Город Кварцсайт в западной Аризоне получил свое название от кварцитов в близлежащих горах как в Аризоне, так и в юго-восточной Калифорнии. Стекловидный кварцит был описан из супергруппы Belt в районе Coeur d'Alene на севере Айдахо . [15]
В Канаде горы Ла-Клош в Онтарио состоят в основном из белого кварцита. Обширные районы Новой Шотландии залегают под кварцитом.
Палеопротерозойские кварцит - риолитовые последовательности распространены в докембрийских фундаментных породах западной части Северной Америки. Кварциты в этих последовательностях интерпретируются как осадочные слои, отложенные поверх более старых зеленокаменных поясов . Кварцит-риолитовые последовательности могут фиксировать образование задуговых бассейнов вдоль окраины Лаврентии , древнего ядра Северной Америки, между эпизодами горообразования во время сборки континента. Кварциты часто представляют собой почти чистый кварц, что озадачивает для осадков, которые, должно быть, были выветрены из магматической породы. Их чистота может отражать необычные условия химического выветривания в то время, когда атмосфера Земли начала насыщаться кислородом. [16]
В Ирландии кварцитовые области встречаются на западе и северо-западе, а наиболее заметным выходом является Эрригал в графстве Донегол . Хорошим примером кварцитовой области является полуостров Корраун в графстве Мейо , который покрыт очень тонким слоем ирландского атлантического болота.
В Соединенном Королевстве скалистый хребет кварцита, называемый Стиперстоунс (ранний ордовик - эпоха Арениг , 500 млн лет), проходит параллельно разлому Понтесфорд-Линли, в 6 км к северо-западу от Лонг-Майнда в южном Шропшире . В Англии также можно найти кембрийский " кварцит Врекин " (в Шропшире) и кембрийский " кварцит Хартсхилл " ( район Нанитона ). [17] В Уэльсе , гора Холихед и большая часть острова Холи у Англси демонстрируют прекрасные докембрийские кварцитовые скалы и утесы. В Шотландском нагорье несколько гор (например, Фойнавен , Аркл ), сложенных кембрийским кварцитом, можно найти на крайнем северо-западе пояса Мойн-Траст, проходящего узкой полосой от озера Лох-Эриболл в юго-западном направлении до Скай . [18]
В континентальной Европе различные регионально изолированные месторождения кварцита существуют на уровне поверхности в поясе от Рейнского массива и Немецкого центрального нагорья в Западную Чехию , например, в горах Таунус и Гарц . В Польше месторождения кварцита на уровне поверхности существуют в Свентокшиских горах . В Норвегии месторождения добываются около Аустертана , [19] который является одним из крупнейших карьеров в мире с производительностью 850 000 тонн (840 000 длинных тонн; 940 000 коротких тонн) в год, и Морнес около Сандхорнойя с производительностью 150 000 тонн (150 000 длинных тонн; 170 000 коротких тонн) в год. [20] Месторождения также разрабатываются в муниципалитете Крагерё , и известно несколько других месторождений, которые активно не разрабатываются. [21]
Самая высокая гора в Мозамбике , Монте Бинга (2436 м), а также остальная часть окружающего плато Чиманимани состоят из очень твердого, бледно-серого, докембрийского кварцита. Кварцит также добывают в Бразилии для использования в кухонных столешницах.
Кварцит — декоративный камень, который может использоваться для покрытия стен, в качестве кровельной плитки, в качестве напольного покрытия и ступеней лестниц. Его использование для столешниц на кухнях быстро расширяется. Он тверже и более устойчив к пятнам, чем гранит. Дробленый кварцит иногда используется в дорожном строительстве. [2] Высокочистый кварцит используется для производства ферросилиция , промышленного кварцевого песка, кремния и карбида кремния . [23] Во время палеолита кварцит использовался вместе с кремнем , кварцем и другим литическим сырьем для изготовления каменных орудий . [24] Доисторические люди на юго-востоке США часто делали растворы из кварцитовых камней. [25]
Поскольку кварцит является формой кремнезема, он может быть причиной беспокойства на различных рабочих местах. Резка, шлифовка, расщепление, шлифовка, сверление и полировка изделий из натурального и искусственного камня могут высвобождать опасные уровни очень мелких частиц кристаллической кремнеземной пыли в воздух, которым дышат рабочие. [26] Кристаллический кремнезем вдыхаемого размера является признанным канцерогеном для человека и может привести к другим заболеваниям легких, таким как силикоз и легочный фиброз . [27] [28]
Термин кварцит происходит от немецкого языка : Quarzit . [29]
