Кварцит — это твердая, нерасслоенная метаморфическая порода , которая изначально представляла собой чистый кварцевый песчаник . [1] [2] Песчаник превращается в кварцит в результате нагрева и давления, обычно связанного с тектоническим сжатием внутри орогенных поясов . Чистый кварцит обычно имеет цвет от белого до серого, 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 обозначения очень твердых, но неметаморфизованных песчаников , которые состоят из зерен кварца, тщательно сцементированных дополнительным кварцем. Такую осадочную породу стали называть 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 гряды и устойчивые вершины холмов. Почти чистый кремнезем, содержащийся в породе, дает мало материала для почвы ; поэтому кварцитовые хребты часто голы или покрыты лишь очень тонким слоем почвы и небольшой (если вообще имеется) растительностью. Некоторые кварциты содержат ровно столько чувствительных к атмосферным воздействиям минералов, содержащих питательные вещества, как карбонаты и хлорит, чтобы сформировать суглинистую, довольно плодородную, хотя и неглубокую и каменистую почву.
Кварцит использовался с доисторических времен для изготовления каменных орудий. В настоящее время он используется для изготовления декоративного камня, в качестве щебня при строительстве дорог, а также в качестве источника кремнезема для производства кремния и соединений кремния.
Кварцит – это очень твердая порода, состоящая преимущественно из переплетенной мозаики кристаллов кварца. Зернистая поверхность, похожая на наждачную бумагу, выглядит стеклянной. Незначительные количества бывших цементирующих материалов, оксида железа, кремнезема, карбоната и глины, часто мигрируют во время рекристаллизации, вызывая образование полос и линз внутри кварцита. [1] Чтобы быть классифицированным Британской геологической службой как кварцит , метаморфическая порода должна содержать не менее 80% кварца по объему. [5]
Кварцит обычно считается метаморфическим по происхождению. [6] [4] Когда песчаник подвергается воздействию высокой температуры 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 в результате метаморфизма. [1] Рекристаллизованные зерна кварца примерно равны по размеру, образуя так называемую гранобластовую текстуру, а также имеют признаки метаморфического отжига, при котором зерна становятся грубее и приобретают более полигональную текстуру. [6] Зерна настолько плотно сцеплены друг с другом, что, когда порода разрушается, она раскалывается насквозь, образуя неправильный или раковистый излом. [7]
К 1941 году геологи признали, что некоторые породы имеют макроскопические характеристики кварцита, хотя они и не подверглись метаморфизму при высоком давлении и температуре. Эти породы подвергались лишь гораздо более низким температурам и давлениям, связанным с диагенезом осадочных пород, но диагенез сцементировал породу настолько тщательно, что необходимо микроскопическое исследование, чтобы отличить ее от метаморфического кварцита. Термин ортокварцит используется, чтобы отличить такую осадочную породу от метакварцита , образовавшегося в результате метаморфизма. В более широком смысле термин «ортокварцит» иногда более широко применялся к любому сцементированному кварцем арениту . Ортокварцит (в узком смысле) часто на 99% состоит из SiO 2 с очень небольшим количеством оксида железа и устойчивых к следам минералов, таких как циркон , рутил и магнетит . Хотя обычно присутствует мало окаменелостей , 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 разрушается поперек зерен, а не вокруг них. [3] Это различие можно распознать на местах . В свою очередь, отличием ортокварцита от метакварцита является начало рекристаллизации существующих зерен. Разделительную линию можно разместить в точке, где напряженные зерна кварца начинают замещаться новыми, недеформированными мелкими зернами кварца, образуя текстуру раствора, которую можно идентифицировать в тонких срезах под поляризационным микроскопом. С увеличением степени метаморфизма дальнейшая рекристаллизация приводит к образованию пенистой текстуры , характеризующейся полигональными зернами, встречающимися в тройных стыках, а затем порфиробластической текстуры , характеризующейся грубыми, неравномерными 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] на юго-западе Миннесоты , [10] в государственном парке Девилс-Лейк в хребте Барабу в Висконсине , [ 11] хребет Уосатч в штате Юта , [12] недалеко от Солт-Лейк-Сити, штат Юта, а также устойчивые хребты в Аппалачах [13] и других горных регионах. Кварцит также встречается в медном руднике Моренси в Аризоне . [14] Город Кварцсит в западной Аризоне получил свое название от кварцитов в близлежащих горах в Аризоне и Юго-Восточной Калифорнии. Стекловидный стекловидный кварцит был описан из Супергруппы Пояса в районе Кёр-д'Ален на севере Айдахо . [15]
В Канаде горы Ла-Клош в Онтарио состоят в основном из белого кварцита. Обширные территории Новой Шотландии подстилаются кварцитами.
Палеопротерозойские кварцит -риолитовые толщи распространены в докембрийских породах фундамента западной части Северной Америки. Кварциты в этих толщах интерпретируются как осадочные пласты, отложившиеся на более древних зеленокаменных поясах . Последовательности кварцит-риолитов могут свидетельствовать об образовании задуговых бассейнов вдоль окраины Лаврентии , древнего ядра Северной Америки, между эпизодами горообразования во время сборки континента. Кварциты часто представляют собой почти чистый кварц, что загадочно для отложений, которые, должно быть, образовались из магматических пород. Их чистота может отражать необычные условия химического выветривания в то время, когда атмосфера Земли начала насыщаться кислородом. [16]
В Ирландии участки кварцитов встречаются на западе и северо-западе, причем наиболее заметным обнажением 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 назад), проходит параллельно разлому Понтесфорд-Линли, в 6 км к северо-западу от Лонг-Минд в южном Шропшире . В Англии также можно найти кембрийский « кварцит Рекин » (в Шропшире) и кембрийский « кварцит Хартсхилл » ( район Нунитона ) . [17] В Уэльсе , на горе Холихед и на большей части острова Холи у острова Англси находятся превосходные кварцитовые скалы и утесы докембрийского периода . В Шотландском нагорье несколько гор (например, Фойнавен , Аркл ), сложенных кембрийскими кварцитами, можно найти на крайнем северо-западе Мойнского надвигового пояса , проходящего узкой полосой от озера Лох-Эриболл в юго-западном направлении до Скай . [18]
В континентальной Европе различные регионально изолированные месторождения кварцитов существуют на уровне поверхности в поясе от Рейнского массива и Центрального нагорья Германии до Западной Чехии , например, в горах Таунус и Гарц . В Польше залежи кварцита на поверхности существуют в Свентокшиских горах . В Норвегии месторождения разрабатываются недалеко от Аустертаны , [19] который является одним из крупнейших карьеров в мире (850 000 метрических тонн ) в год, и Морнеса возле Сандхорного с производительностью 150 000 метрических тонн в год. [20] Месторождения также разрабатываются в Крагеро , и несколько других месторождений известны, но активно не разрабатываются. [21]
Самая высокая гора Мозамбика , 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, его можно использовать для покрытия стен, в качестве кровельной черепицы, пола и ступенек. Его использование для столешниц на кухне быстро расширяется. Он тверже и устойчивее к пятнам, чем гранит. Дробленый кварцит иногда используют в дорожном строительстве. [2] Кварцит высокой чистоты используется для производства ферросилиция , промышленного кварцевого песка, кремния и карбида кремния . [23] Во время палеолита кварцит использовался, наряду с кремнем , кварцем и другим каменным сырьем, для изготовления каменных орудий труда . [24]
Поскольку кварцит представляет собой разновидность кремнезема, он может вызывать беспокойство на различных рабочих местах. Резка, шлифовка, скалывание, шлифовка, сверление и полировка изделий из натурального и искусственного камня могут выделять опасные уровни очень мелких частиц кристаллической кварцевой пыли в воздух, которым дышат рабочие. [25] Кристаллический кремнезем размером, пригодным для вдыхания, является признанным канцерогеном для человека и может привести к другим заболеваниям легких, таким как силикоз и фиброз легких . [26] [27]
Термин кварцит происходит от немецкого слова Quarzit . [28]
