stringtranslate.com

Гранит

Гранит ( / ˈɡrænɪt / GRAN -it ) — крупнозернистая ( фанеритовая ) интрузивная магматическая порода, состоящая в основном из кварца , щелочного полевого шпата и плагиоклаза . Образуется из магмы с высоким содержанием кремнезема и оксидов щелочных металлов , которая медленно остывает и затвердевает под землей. Распространен в континентальной коре Земли, где встречается в магматических интрузиях . Они варьируются по размеру от даек шириной всего в несколько сантиметров до батолитов, обнаженных на сотни квадратных километров.

Гранит является типичным представителем более крупного семейства гранитных пород , или гранитоидов , которые в основном состоят из крупнозернистого кварца и полевых шпатов в различных пропорциях. Эти породы классифицируются по относительному процентному содержанию кварца, щелочного полевого шпата и плагиоклаза ( классификация QAPF ), при этом настоящий гранит представляет собой гранитные породы, богатые кварцем и щелочным полевым шпатом. Большинство гранитных пород также содержат слюду или амфиболовые минералы, хотя некоторые (известные как лейкограниты ) почти не содержат темных минералов.

Гранит, содержащий калиевый полевой шпат , плагиоклазовый полевой шпат, кварц, биотит и/или амфибол

Гранит почти всегда массивный (без внутренних структур), твердый [ указать ] и прочный. Эти свойства сделали гранит широко распространенным строительным камнем на протяжении всей истории человечества.

Описание

Диаграмма QAPF с выделенным гранитным полем
Минеральная ассоциация магматических пород

Слово «гранит» происходит от латинского granum , зерно, в отношении крупнозернистой структуры такой полностью кристаллической породы. [1] Гранитные породы в основном состоят из полевых шпатов , кварца , слюды и амфиболовых минералов , которые образуют взаимосвязанную, несколько равномернозернистую матрицу полевого шпата и кварца с разбросанной более темной биотитовой слюдой и амфиболом (часто роговой обманкой ), усеивающими более светлые цветные минералы. Иногда некоторые отдельные кристаллы ( фенокристаллы ) крупнее основной массы , в этом случае текстура известна как порфировая . Гранитная порода с порфировой текстурой известна как гранитный порфир . Гранитоид — это общий, описательный полевой термин для более светлых, крупнозернистых магматических пород. Для идентификации определенных типов гранитоидов требуется петрографическое исследование. Граниты могут быть преимущественно белого, розового или серого цвета, в зависимости от их минералогии . [2]

Щелочной полевой шпат в гранитах обычно представляет собой ортоклаз или микроклин и часто является пертитовым . Плагиоклаз обычно представляет собой богатый натрием олигоклаз . Вкрапленники обычно представляют собой щелочной полевой шпат. [3]

Гранитные породы классифицируются в соответствии с диаграммой QAPF для крупнозернистых плутонических пород и называются в соответствии с процентным содержанием кварца , щелочного полевого шпата ( ортоклаза , санидина или микроклина ) и плагиоклазового полевого шпата на половине AQP диаграммы. Настоящий гранит (согласно современной петрологической конвенции) содержит от 20% до 60% кварца по объему, причем от 35% до 90% общего полевого шпата состоит из щелочного полевого шпата . Гранитные породы с меньшим содержанием кварца классифицируются как сиениты или монцониты , в то время как гранитные породы с преобладанием плагиоклаза классифицируются как гранодиориты или тоналиты . Гранитные породы с содержанием щелочного полевого шпата более 90% классифицируются как щелочно-полевые шпаты . Гранитная порода с содержанием кварца более 60%, что встречается редко, классифицируется просто как гранитоид, богатый кварцем, или, если она почти полностью состоит из кварца, как кварцолит . [4] [5] [6]

Истинные граниты далее классифицируются по проценту щелочного полевого шпата в их общем полевом шпате. Граниты, в полевом шпате которых содержится от 65% до 90% щелочного полевого шпата, называются сиеногранитами , тогда как в полевом шпате монцогранита содержится от 35% до 65% щелочного полевого шпата. [5] [6] Гранит, содержащий как мусковит, так и биотитовую слюду, называется бинарным или двуслюдяным гранитом. Двуслюдяные граниты обычно содержат много калия и мало плагиоклаза и обычно являются гранитами S-типа или гранитами A-типа, как описано ниже. [7] [8]

Другим аспектом классификации гранитов является соотношение металлов, которые потенциально образуют полевые шпаты. Большинство гранитов имеют такой состав, что почти весь их алюминий и щелочные металлы (натрий и калий) объединены в виде полевого шпата. Это тот случай, когда K 2 O + Na 2 O + CaO > Al 2 O 3 > K 2 O + Na 2 O. Такие граниты описываются как нормальные или металюминовые . Граниты, в которых недостаточно алюминия для соединения со всеми щелочными оксидами в виде полевого шпата (Al 2 O 3 < K 2 O + Na 2 O), описываются как перщелочные , и они содержат необычные амфиболы натрия, такие как рибекит . Граниты, в которых есть избыток алюминия сверх того, что может быть поглощено полевыми шпатами (Al 2 O 3 > CaO + K 2 O + Na 2 O), описываются как пералюминовые , и они содержат богатые алюминием минералы, такие как мусковит . [9]

Физические свойства

Средняя плотность гранита составляет от 2,65 до 2,75 г/см 3 (от 165 до 172 фунтов/куб. фут), [10] его прочность на сжатие обычно превышает 200 МПа (29 000 фунтов на квадратный дюйм), а его вязкость вблизи STP составляет 3–6·10 20 Па·с. [11]

Температура плавления сухого гранита при атмосферном давлении составляет 1215–1260 °C (2219–2300 °F); [12] она сильно снижается в присутствии воды, до 650 °C при давлении в несколько сотен мегапаскалей. [13]

Гранит имеет низкую первичную проницаемость в целом, но высокую вторичную проницаемость через трещины и разломы, если они имеются.

Химический состав

Средний мировой показатель химического состава гранита, по весовым процентам, на основе 2485 анализов: [14]

Среднезернистым эквивалентом гранита является микрогранит . [15] Эквивалентом гранита из излившейся магматической породы является риолит . [16]

Происшествие

Сырорез , гранитный холм в Англии
Гранитная вершина в Хуаншане , Китай.
Розовый гранит в Хилтабе , Южная Австралия (часть свиты Хилтаба )
Гранит с кварцевыми жилами на скале Грос-ла-Тет, остров Арид , Сейшельские острова.

Гранитная порода широко распространена по всей континентальной коре . [17] Большая ее часть была внедрена в докембрийский период; это самая распространенная фундаментная порода , которая лежит под относительно тонким осадочным слоем континентов. Выходы гранита имеют тенденцию образовывать торы , купола или борнхардты и округлые массивы . Граниты иногда встречаются в круглых впадинах , окруженных грядой холмов, образованных метаморфическим ореолом или роговиками . Гранит часто встречается в виде относительно небольших, менее 100 км2 , штоковых масс ( штоков ) и в батолитах , которые часто связаны с орогенными горными хребтами. Небольшие дайки гранитного состава, называемые аплитами , часто связаны с границами гранитных интрузий . В некоторых местах вместе с гранитом встречаются очень крупнозернистые пегматитовые массы. [18]

Источник

Гранит образуется из богатых кремнеземом ( фельзитовых ) магм. Считается, что фельзитовые магмы образуются путем добавления тепла или водяного пара к породе нижней коры , а не путем декомпрессии мантийной породы, как в случае с базальтовыми магмами. [19] Также было высказано предположение, что некоторые граниты, обнаруженные на конвергентных границах между тектоническими плитами , где океаническая кора погружается под континентальную кору, были образованы из осадков, погружаемых вместе с океанической плитой. Расплавленные осадки могли бы образовать магму, промежуточную по содержанию кремнезема, которая стала еще более обогащенной кремнеземом по мере того, как она поднималась через вышележащую кору. [20]

Ранняя фракционная кристаллизация служит для снижения содержания магния и хрома в расплаве и обогащения расплава железом, натрием, калием, алюминием и кремнием. [21] Дальнейшее фракционирование снижает содержание железа, кальция и титана. [22] Это отражается в высоком содержании щелочного полевого шпата и кварца в граните.

Присутствие гранитных пород в островных дугах показывает, что только фракционная кристаллизация может преобразовать базальтовую магму в гранитную, но производимые количества невелики. [23] Например, гранитные породы составляют всего 4% обнажений в Южных Сандвичевых островах . [24] В условиях континентальных дуг гранитные породы являются наиболее распространенными плутоническими породами, и батолиты, состоящие из этих типов пород, простираются по всей длине дуги. Нет никаких указаний на магматические камеры, где базальтовые магмы дифференцируются в граниты, или на кумуляты, образующиеся при осаждении мафических кристаллов из магмы. Другие процессы должны производить эти большие объемы фельзитовой магмы. Одним из таких процессов является инъекция базальтовой магмы в нижнюю кору с последующей дифференциацией, которая оставляет любые кумуляты в мантии. Другим является нагревание нижней коры путем подслойной базальтовой магмы, которая производит фельзитовую магму непосредственно из коровой породы. Эти два процесса приводят к образованию различных видов гранитов, что может быть отражено в разделении гранитов на S-тип (образующиеся путем подслойки) и I-тип (образующиеся путем инъекции и дифференциации), которое обсуждается ниже. [23]

Система классификации по алфавиту

Состав и происхождение любой магмы, которая дифференцируется в гранит, оставляют определенные петрологические свидетельства относительно того, какой была материнская порода гранита. Окончательная текстура и состав гранита, как правило, отличаются от его материнской породы. Например, гранит, который образовался в результате частичного плавления метаосадочных пород, может иметь больше щелочного полевого шпата, тогда как гранит, образовавшийся в результате частичного плавления метамагматических пород, может быть богаче плагиоклазом. Именно на этой основе основаны современные схемы классификации «алфавита».

Первоначально была предложена буквенная система классификации Chappell & White для разделения гранитов на граниты I-типа (магматического происхождения) и граниты S-типа (осадочного происхождения). [25] Оба типа образуются в результате частичного плавления пород земной коры, как метамагматических, так и метаосадочных.

Граниты I-типа характеризуются высоким содержанием натрия и кальция, а также соотношением изотопов стронция 87 Sr/ 86 Sr менее 0,708. 87 Sr образуется при радиоактивном распаде 87 Rb, и поскольку рубидий концентрируется в коре относительно мантии, низкое соотношение предполагает происхождение из мантии. Повышенное содержание натрия и кальция благоприятствует кристаллизации роговой обманки, а не биотита. Граниты I-типа известны своими порфировыми медными месторождениями. [23] Граниты I-типа являются орогенными (связанными с горообразованием) и обычно металюминесцентными. [26]

Граниты S-типа бедны натрием и богаты алюминием. В результате они содержат слюды, такие как биотит и мусковит, вместо роговой обманки. Их изотопное отношение стронция обычно превышает 0,708, что предполагает их корковое происхождение. Они также обычно содержат ксенолиты метаморфизованных осадочных пород и содержат оловянные руды. Их магмы богаты водой, и они легко затвердевают, когда вода выделяется из магмы при более низком давлении, поэтому они реже выходят на поверхность, чем магмы гранитов I-типа, которые, таким образом, более распространены как вулканическая порода (риолит). [23] Они также являются орогенными, но варьируются от металюминесцентных до сильно пералюминесцентных. [26]

Хотя граниты I- и S-типа являются орогенными, граниты I-типа более распространены вблизи конвергентной границы, чем граниты S-типа. Это объясняется более толстой корой вдали от границы, что приводит к большему плавлению коры. [23]

Граниты типа А демонстрируют своеобразную минералогию и геохимию, с особенно высоким содержанием кремния и калия за счет кальция и магния [27] и высоким содержанием катионов высокой напряженности поля (катионы с малым радиусом и высоким электрическим зарядом, такие как цирконий , ниобий , тантал и редкоземельные элементы ). [28] Они не являются орогенными, а образуются над горячими точками и континентальным рифтингом, и являются металюминиевыми или умеренно перщелочными и богатыми железом. [26] Эти граниты образуются путем частичного плавления тугоплавкой литологии, такой как гранулиты в нижней части континентальной коры при высоких температурных градиентах. Это приводит к значительному извлечению водных кислых расплавов из резититов гранулитовой фации. [29] [30] Граниты типа А встречаются в щелочной провинции ледника Кёттлиц в хребте Королевского общества, Антарктида. [31] Риолиты Йеллоустонской кальдеры являются примерами вулканических эквивалентов гранита типа А. [32]

Позднее было предложено, что граниты М-типа охватывают те граниты, которые явно произошли из кристаллизованных мафических магм, обычно из мантии. [33] Хотя фракционная кристаллизация базальтовых расплавов может давать небольшие количества гранитов, которые иногда встречаются в островных дугах, [34] такие граниты должны встречаться вместе с большими количествами базальтовых пород. [23]

Граниты H-типа были предложены для гибридных гранитов, которые, как предполагалось, образовались путем смешивания мафических и кислых пород из разных источников, таких как M-тип и S-тип. [35] Однако большая разница в реологии между мафическими и кислыми магмами делает этот процесс проблематичным по своей природе. [36]

Гранитизация

Тонкий срез гранита

Гранитизация — это старая и в значительной степени опровергнутая гипотеза о том, что гранит образуется на месте посредством экстремального метасоматоза . Идея гранитизации заключалась в том, что флюиды предположительно приносят такие элементы, как калий, и удаляют другие, такие как кальций, чтобы превратить метаморфическую породу в гранит. Предполагалось, что это происходит через мигрирующий фронт. Однако экспериментальные работы установили к 1960-м годам, что граниты имеют магматическое происхождение. [37] Минералогические и химические особенности гранита можно объяснить только фазовыми отношениями кристалл-жидкость, показывающими, что должно было быть по крайней мере достаточно плавления, чтобы мобилизовать магму. [38]

Однако на достаточно глубоких уровнях земной коры различие между метаморфизмом и плавлением земной коры становится нечетким. Условия кристаллизации жидкой магмы достаточно близки к условиям высокоградусного метаморфизма, поэтому породы часто имеют близкое сходство. [39] В этих условиях гранитные расплавы могут быть получены на месте посредством частичного плавления метаморфических пород путем извлечения в расплавы подвижных в расплаве элементов, таких как калий и кремний, но оставляя другие, такие как кальций и железо, в остатках гранулита. Это может быть источником мигматитов . Мигматит состоит из темной, тугоплавкой породы ( меланосомы ), которая пронизана пластами и каналами светлой гранитной породы ( лейкосомы ). Лейкосома интерпретируется как частичное расплавление материнской породы, которая начала отделяться от оставшегося твердого остатка (меланосомы). [40] Если будет произведено достаточно частичного расплава, он отделится от исходной породы, станет более высокоразвитым посредством фракционной кристаллизации во время подъема к поверхности и станет магматической материнской породой гранитной породы. Остаток исходной породы становится гранулитом .

Частичное плавление твердых пород требует высоких температур и добавления воды или других летучих веществ, которые снижают температуру солидуса (температуру, при которой начинается частичное плавление) этих пород. Долгое время обсуждалось, было ли утолщение земной коры в орогенах (горные пояса вдоль конвергентных границ ) достаточным для образования гранитных расплавов путем радиогенного нагрева , но недавние исследования показывают, что это нежизнеспособный механизм. [41] Гранитизация in-situ требует нагрева астеносферной мантией или подстиланием магмами, полученными из мантии. [42]

Подъем и размещение

Гранитные магмы имеют плотность 2,4 Мг/м 3 , что намного меньше, чем 2,8 Мг/м 3 метаморфической породы высокого качества. Это дает им огромную плавучесть, так что подъем магмы неизбежен, как только накопится достаточно магмы. Однако вопрос о том, как именно такие большие количества магмы способны отодвинуть вмещающую породу , чтобы освободить себе место ( проблема места ), все еще остается предметом исследований. [43]

Считается, что важны два основных механизма:

Из этих двух механизмов диапиризм Стокса был предпочтительным в течение многих лет из-за отсутствия разумной альтернативы. Основная идея заключается в том, что магма будет подниматься через кору как единая масса за счет плавучести . По мере того, как она поднимается, она нагревает стеновые породы , заставляя их вести себя как степенная жидкость и, таким образом, обтекать интрузию , позволяя ей проходить без значительных потерь тепла. [44] Это вполне осуществимо в теплой, пластичной нижней коре, где породы легко деформируются, но сталкивается с проблемами в верхней коре, которая намного холоднее и более хрупкая. Там породы не деформируются так легко: для того, чтобы магма поднялась как диапир, она потратила бы слишком много энергии на нагревание стеновых пород, таким образом охлаждая и затвердевая, прежде чем достичь более высоких уровней в коре.

Распространение трещин является механизмом, который предпочитают многие геологи, поскольку он в значительной степени устраняет основные проблемы перемещения огромной массы магмы через холодную хрупкую кору. Вместо этого магма поднимается по небольшим каналам вдоль самораспространяющихся даек , которые формируются вдоль новых или уже существующих систем трещин или разломов и сетей активных зон сдвига. [45] Когда эти узкие каналы открываются, первая попавшая в них магма затвердевает и обеспечивает форму изоляции для более поздней магмы.

Эти механизмы могут работать в тандеме. Например, диапиры могут продолжать подниматься через хрупкую верхнюю кору посредством забоя , когда гранит раскалывает породы кровли, удаляя блоки вышележащей коры, которые затем опускаются на дно диапира, в то время как магма поднимается, чтобы занять их место. Это может происходить как частичная остановка (остановка небольших блоков кровли камеры), как оседание котла (обрушение больших блоков кровли камеры) или как проваливание кровли (полное обрушение крыши неглубокой магматической камеры, сопровождаемое извержением кальдеры ) . Имеются доказательства оседания котла в интрузии горы Аскатни в восточном Вермонте. [46] Доказательства частичной остановки обнаружены в интрузиях, которые окаймлены магматической брекчией , содержащей фрагменты вмещающей породы. [43]

Ассимиляция — это еще один механизм подъема, при котором гранит плавит свой путь вверх в кору и таким образом удаляет вышележащий материал. Это ограничено количеством доступной тепловой энергии, которая должна быть восполнена кристаллизацией более тугоплавких минералов в магме. Таким образом, магма плавит коровую породу на ее кровле, одновременно кристаллизуясь у ее основания. Это приводит к постоянному загрязнению коровым материалом по мере подъема магмы. Это может быть неочевидно в химии основных и второстепенных элементов, поскольку минералы, которые, скорее всего, кристаллизуются у основания камеры, — это те же самые, которые кристаллизовались бы в любом случае, но ассимиляция коры обнаруживается в изотопных соотношениях. [47] Потеря тепла вмещающей породе означает, что подъем путем ассимиляции ограничен расстоянием, аналогичным высоте магматической камеры. [48]

Выветривание

Песок дресвы и гранитоид, из которого он произошел

Физическое выветривание происходит в больших масштабах в виде трещин отслоения , которые являются результатом расширения и растрескивания гранита по мере того, как давление снимается, когда вышележащий материал удаляется в результате эрозии или других процессов.

Химическое выветривание гранита происходит, когда разбавленная угольная кислота и другие кислоты, присутствующие в дождевых и почвенных водах, изменяют полевой шпат в процессе, называемом гидролизом . [49] [50] Как показано в следующей реакции, это приводит к тому, что калиевый полевой шпат образует каолинит с ионами калия, бикарбонатом и кремнеземом в растворе в качестве побочных продуктов. Конечным продуктом выветривания гранита является дресва , которая часто состоит из крупнозернистых фрагментов дезинтегрированного гранита.

2 KAlSi 3 O 8 + 2 H 2 CO 3 + 9 H 2 O → Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4 H 4 SiO 4 + 2 K + + 2 HCO 3 -

Климатические изменения также влияют на скорость выветривания гранитов. В течение примерно двух тысяч лет рельефные гравюры на обелиске Игла Клеопатры выдерживали засушливые условия своего происхождения до его переноса в Лондон. За двести лет красный гранит резко испортился во влажном и загрязненном воздухе. [51]

Развитие почвы на граните отражает высокое содержание кварца в породе и недостаток доступных оснований, при этом бедный основаниями статус предрасполагает почву к закислению и оподзоливанию в прохладном влажном климате, поскольку устойчивый к погодным условиям кварц дает много песка. [52] Полевые шпаты также медленно выветриваются в прохладном климате, позволяя песку доминировать над мелкоземистой фракцией. В теплых влажных регионах выветривание полевого шпата, как описано выше, ускоряется, чтобы обеспечить гораздо более высокую долю глины с серией почв Сесила , являющейся ярким примером последующей большой группы почв Ultisol . [53]

Естественная радиация

Гранит является естественным источником радиации , как и большинство природных камней. Калий-40 является радиоактивным изотопом со слабой эмиссией и входит в состав щелочного полевого шпата , который, в свою очередь, является обычным компонентом гранитных пород, более распространенным в щелочно-полевом шпате гранита и сиенитов . Некоторые граниты содержат около 10-20 частей на миллион (ppm) урана . Напротив, более основные породы, такие как тоналит, габбро и диорит , содержат от 1 до 5 ppm урана, а известняки и осадочные породы обычно имеют столь же низкие количества.

Многие крупные гранитные плутоны являются источниками месторождений урановой руды, расположенных в палеоканалах или на фронтах вала , где уран вымывается в осадки из гранитных возвышенностей и связанных с ними, часто высокорадиоактивных пегматитов.

Подвалы и фундаменты, построенные в почве над гранитом, могут стать ловушкой для радонового газа, [54] который образуется при распаде урана. [55] Радоновый газ представляет серьезную угрозу здоровью и является второй по значимости причиной рака легких в США после курения. [56]

Торий встречается во всех гранитах. [57] Гранит Конвей известен своей относительно высокой концентрацией тория — 56±6 частей на миллион. [58]

Есть некоторые опасения, что некоторые виды гранита, продаваемые в качестве столешниц или строительного материала, могут быть опасны для здоровья. [59] Дэн Стек из Университета Сент-Джонс заявил [60] , что около 5% всего гранита вызывают опасения, с оговоркой, что только крошечный процент из десятков тысяч типов гранитных плит был протестирован. Ресурсы национальных геологических организаций доступны в Интернете для помощи в оценке факторов риска в гранитной стране и правил проектирования, касающихся, в частности, предотвращения накопления радонового газа в закрытых подвалах и жилых помещениях.

Исследование гранитных столешниц было проведено (инициировано и оплачено Американским институтом мрамора) в ноябре 2008 года компанией National Health and Engineering Inc. из США. В этом тесте все 39 полноразмерных гранитных плит, которые были измерены для исследования, показали уровни радиации значительно ниже стандартов безопасности Европейского Союза (раздел 4.1.1.1 Национального исследования здравоохранения и инженерии), а уровни эмиссии радона значительно ниже средних наружных концентраций радона в США. [61]

Промышленность

Гранитный карьер в Тайвассало , Финляндия.

Гранитная и связанная с ней мраморная промышленность считается одной из старейших отраслей промышленности в мире, существовавшей еще в Древнем Египте . [62]

Основными современными экспортерами гранита являются Китай, Индия, Италия, Бразилия, Канада, Германия, Швеция, Испания и США. [63]

Использует

Древность

Игла Клеопатры, Лондон

Красная пирамида Египта ( ок.  2590 г. до н. э. ), названная так из-за светло-малинового оттенка ее открытых известняковых поверхностей, является третьей по величине из египетских пирамид . Пирамида Менкаура , вероятно , датируемая 2510 г. до н. э., была построена из известняковых и гранитных блоков. Великая пирамида Гизы (ок. 2580 г. до н. э. ) содержит огромный гранитный саркофаг, сделанный из «красного асуанского гранита». В большей части разрушенной Черной пирамиде, датируемой правлением Аменемхета III, когда-то был полированный гранитный пирамидион или замковый камень, который теперь выставлен в главном зале Египетского музея в Каире (см. Дахшур ). Другие применения в Древнем Египте включают колонны , дверные перемычки , пороги , косяки , а также облицовку стен и пола. [64] То, как египтяне обрабатывали твердый гранит, до сих пор остается предметом споров. Следы инструментов, описанные египтологом Анной Сероттой, указывают на использование кремневых инструментов для более тонкой работы с более твердыми камнями, например, при создании иероглифических надписей. [65] Патрик Хант [66] предположил, что египтяне использовали наждак , который имеет большую твердость.

Грот Соккурам в Корее — буддийская святыня и часть храмового комплекса Пульгукса . Завершенный в 774 году нашей эры, это искусственный грот, полностью построенный из гранита. Главный Будда грота — высоко ценимое произведение буддийского искусства , [67] и вместе с храмовым комплексом, к которому он принадлежит, Соккурам был включен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО в 1995 году. [68]

Раджараджа Чола I из династии Чола в Южной Индии построил первый в мире храм полностью из гранита в 11 веке нашей эры в Танджоре , Индия . Храм Брихадисварар , посвященный Господу Шиве, был построен в 1010 году. Массивный гопурам (украшенная верхняя часть святилища), как полагают, имеет массу около 81 тонны. Это был самый высокий храм в Южной Индии. [69]

Гранит Имперского Рима добывался в основном в Египте, а также в Турции и на островах Эльба и Джильо . Гранит стал «неотъемлемой частью римского языка монументальной архитектуры». [70] Добыча прекратилась около третьего века нашей эры. Начиная с поздней античности гранит использовался повторно, и по крайней мере с начала XVI века он стал известен как spolia . Благодаря процессу закалки гранит становится тверже с возрастом. Технология, необходимая для изготовления закаленных металлических долот, была в значительной степени забыта в Средние века. В результате средневековые каменщики были вынуждены использовать пилы или наждак, чтобы укоротить древние колонны или разрубить их на диски. Джорджо Вазари заметил в XVI веке, что гранит в карьерах «гораздо мягче и легче поддается обработке, чем после того, как он лежит на поверхности», в то время как античные колонны, благодаря своей «твердости и прочности, не боятся ни огня, ни меча, и само время, которое все разрушает, не только не разрушило их, но даже не изменило их цвет». [70]

Современный

Скульптура и мемориалы

Граниты (обработанные и полированные поверхности)

В некоторых областях гранит используется для надгробий и мемориалов. Гранит — твердый камень, и для его ручной обработки требуется мастерство. До начала XVIII века в западном мире гранит можно было резать только ручными инструментами, и результаты были, как правило, плохими.

Ключевым прорывом стало изобретение паровых режущих и правящих инструментов Александром Макдональдом из Абердина , вдохновленным увиденными древнеегипетскими гранитными резными фигурками. В 1832 году на кладбище Кенсал-Грин был установлен первый полированный надгробный камень из абердинского гранита, воздвигнутый на английском кладбище . Он произвел сенсацию в лондонской монументальной торговле, и в течение нескольких лет все заказанные полированные гранитные памятники поступали от Макдональда. [71] Благодаря работе скульптора Уильяма Лесли, а позднее Сидни Филда, гранитные мемориалы стали главным символом статуса в викторианской Британии. Королевский саркофаг во Фрогморе , вероятно, был вершиной его работы, и весом в 30 тонн был одним из самых больших. Только в 1880-х годах конкурирующие машины и работы смогли конкурировать с работами Макдональда.

Современные методы резьбы включают использование управляемых компьютером вращающихся бит и пескоструйную обработку по резиновому трафарету. Оставляя открытыми буквы, цифры и эмблемы, а остальную часть камня покрывая резиной, бластер может создать практически любое произведение искусства или эпитафию.

Камень, известный как «черный гранит», обычно представляет собой габбро , имеющий совершенно другой химический состав. [72]

Здания

Гранитный замок Ауланко в Хямеенлинне , Финляндия.

Гранит широко использовался в качестве строительного камня и напольной плитки в общественных и коммерческих зданиях и памятниках. Абердин в Шотландии, который построен в основном из местного гранита, известен как «Гранитный город». Из-за его обилия в Новой Англии гранит обычно использовался для строительства фундаментов домов там. Granite Railway , первая железная дорога Америки, была построена для перевозки гранита из карьеров в Куинси, штат Массачусетс , к реке Непонсет в 1820-х годах. [73]

Инженерное дело

Инженеры традиционно использовали полированные гранитные поверхностные пластины для установления плоскости отсчета, поскольку они относительно непроницаемы, негибки и сохраняют хорошую размерную стабильность. Пескоструйный бетон с большим содержанием заполнителя имеет внешний вид, похожий на грубый гранит, и часто используется в качестве замены, когда использование настоящего гранита нецелесообразно. Гранитные столы широко используются в качестве оснований или даже в качестве всего структурного корпуса оптических приборов, КИМ и очень высокоточных станков с ЧПУ из-за жесткости гранита, высокой размерной стабильности и превосходных вибрационных характеристик. Самым необычным применением гранита было использование в качестве материала для рельсов гранитного трамвая Haytor в Девоне, Англия, в 1820 году. [74] Гранитный блок обычно перерабатывается в плиты, которые можно резать и формовать с помощью режущего центра. [75] В военной инженерии Финляндия установила гранитные валуны вдоль своей линии Маннергейма, чтобы заблокировать вторжение русских танков в Зимней войне 1939–40 годов. [76]

Мощение

Гранит используется в качестве материала для мощения . Это потому, что он чрезвычайно прочен, проницаем и не требует особого ухода. Например, в Сиднее , Австралия, черный гранитный камень используется для мощения и бордюров по всему Центральному деловому району . [77]

Камни для кёрлинга

Камни для кёрлинга

Камни для кёрлинга традиционно изготавливаются из гранита Ailsa Craig. Первые камни были сделаны в 1750-х годах, первоначальным источником был Ailsa Craig в Шотландии . Из-за редкости этого гранита лучшие камни могут стоить до 1500 долларов США. От 60 до 70 процентов камней, используемых сегодня, сделаны из гранита Ailsa Craig. Хотя остров теперь является заповедником, на нем по лицензии Kays of Scotland добывают гранит Ailsa для камней для кёрлинга. [78]

Скалолазание

Гранит — одна из самых ценных пород среди скалолазов за свою крутизну, прочность, систему трещин и трение. [79] Известные места для скалолазания по граниту включают долину Йосемити , Бугабус , массив Монблан (и такие вершины, как Эгюий-дю-Дрю , горы Морн , Альпы Адамелло-Презанелла , Эгюий-дю-Миди и Гранд-Жорас ), Брегалья , Корсика , части Каракорума ( особенно башни Транго ), массив Фицрой, Патагония , Баффинова Земля , Огаваяма , побережье Корнуолла , Кэрнгормс , гора Сахарная голова в Рио-де-Жанейро, Бразилия, и Ставамус-Чиф , Британская Колумбия, Канада.

Галерея

Смотрите также

Ссылки

Цитаты
  1. ↑ Read, HH (январь 1943 г.). «Размышления о граните: Часть первая». Труды Ассоциации геологов . 54 (2): 64–85. Bibcode : 1943PrGA...54...64R. doi : 10.1016/S0016-7878(43)80008-0.
  2. ^ "Гранитоиды – Гранит и родственные породы Гранодиорит, Диорит и Тоналит". Geology.about.com. 2010-02-06. Архивировано из оригинала 2009-08-10 . Получено 2010-05-09 .
  3. ^ Блатт, Харви; Трейси, Роберт Дж. (1996). Петрология: магматические, осадочные и метаморфические (2-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 45. ISBN 0-7167-2438-3.
  4. ^ Le Bas, MJ; Streckeisen, AL (1991). «Систематика магматических пород IUGS». Журнал Геологического общества . 148 (5): 825–833. Bibcode : 1991JGSoc.148..825L. CiteSeerX 10.1.1.692.4446 . doi : 10.1144/gsjgs.148.5.0825. S2CID  28548230. 
  5. ^ ab "Схема классификации горных пород - Том 1 - Магматические" (PDF) . Британская геологическая служба: Схема классификации горных пород . 1 : 1–52. 1999.
  6. ^ ab Филпоттс, Энтони Р.; Агу, Джей Дж. (2009). Принципы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. стр. 139–143. ISBN 9780521880060.
  7. ^ Барбарен, Бернар (1 апреля 1996 г.). «Происхождение двух основных типов пералюминиевых гранитоидов». Геология . 24 (4): 295–298. Bibcode :1996Geo....24..295B. doi :10.1130/0091-7613(1996)024<0295:GOTTMT>2.3.CO;2.
  8. ^ Вашингтон, Генри С. (1921). «Граниты Вашингтона, округ Колумбия». Журнал Вашингтонской академии наук . 11 (19): v459–470. JSTOR  24532555.
  9. ^ Харви Блатт; Роберт Дж. Трейси (1997). Петрология (2-е изд.). Нью-Йорк: Freeman. стр. 66. ISBN 0-7167-2438-3.|p=185
  10. ^ "Типы горных пород и удельный вес". EduMine . Архивировано из оригинала 2017-08-31 . Получено 2017-08-27 .
  11. ^ Кумагаи, Наоити; Садао Сасадзима; Хидебуми Ито (1978). «Длительная ползучесть горных пород: результаты с крупными образцами, полученные примерно за 20 лет, и результаты с мелкими образцами, полученные примерно за 3 года». Журнал Общества материаловедения (Япония) . 27 (293): 157–161. doi : 10.2472/jsms.27.155 .
  12. ^ Ларсен, Эспер С. (1929). «Температуры магм». American Mineralogist . 14 : 81–94.
  13. ^ Холланд, Тим; Пауэлл, Роджер (2001). «Расчет фазовых отношений с участием гаплогранитных расплавов с использованием внутренне согласованного термодинамического набора данных». Журнал петрологии . 42 (4): 673–683. Bibcode : 2001JPet...42..673H. doi : 10.1093/petrology/42.4.673 .
  14. ^ Блатт и Трейси 1996, стр.66
  15. ^ "Microgranite". OpenLearn . Открытый университет . Получено 28 декабря 2021 г. .
  16. ^ Халдар, СК; Тишляр, Дж. (2014). Введение в минералогию и петрологию . Эльзевир. п. 116. ИСБН 978-0-12-408133-8.
  17. ^ Сингх, Г. (2009). Наука о Земле сегодня. Издательство Discovery. ISBN 9788183564380.
  18. ^ Twidale, CR (1982). Гранитные формы рельефа. Амстердам: Elsevier Scientific Pub. Co. ISBN 0444421165. Получено 10 октября 2020 г. .
  19. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 15–16.
  20. ^ Кастро, Антонио (январь 2014 г.). «Внекоровое происхождение гранитных батолитов». Geoscience Frontiers . 5 (1): 63–75. Bibcode : 2014GeoFr...5...63C. doi : 10.1016/j.gsf.2013.06.006 .
  21. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 128.
  22. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 172.
  23. ^ abcdef Philpotts & Ague 2009, стр. 378.
  24. ↑ Бейкер, П.Е. (февраль 1968 г.). «Сравнительная вулканология и петрология атлантических островных дуг». Bulletin Volcanologique . 32 (1): 189–206. Bibcode : 1968BVol...32..189B. doi : 10.1007/BF02596591. S2CID  128993656.
  25. ^ Chappell, BW; White, AJR (2001). "Два контрастных типа гранита: 25 лет спустя" (PDF) . Australian Journal of Earth Sciences . 48 (4): 489–499. Bibcode :2001AuJES..48..489C. doi :10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x. S2CID 33503865 . Архивировано (PDF) из оригинала 22 октября 2022 г. 
  26. ^ abc Blatt & Tracy 1996, стр. 185.
  27. ^ Winter, John D. (2014). Принципы магматической и метаморфической петрологии (Второе; Новое международное издание Pearson). Harlow: Pearson Education. стр. 381. ISBN 9781292021539.
  28. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 148.
  29. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 203–206.
  30. ^ Уэлен, Джозеф Б.; Карри, Кеннет Л.; Чаппелл, Брюс В. (апрель 1987 г.). «Граниты типа А: геохимические характеристики, дискриминация и петрогенезис». Вклад в минералогию и петрологию . 95 (4): 407–419. Bibcode : 1987CoMP...95..407W. doi : 10.1007/BF00402202. S2CID  128541930.
  31. ^ Коттл, Джон М.; Купер, Алан Ф. (июнь 2006 г.). «Геология, геохимия и геохронология гранита типа А в районе ледника Малок, южная часть Земли Виктории, Антарктида». Новозеландский журнал геологии и геофизики . 49 (2): 191–202. Bibcode : 2006NZJGG..49..191C. doi : 10.1080/00288306.2006.9515159 . S2CID  128395509.
  32. ^ Брэнни, М.Дж.; Боннихсен, Б.; Эндрюс, Г.Д.М.; Эллис, Б.; Барри, Т.Л.; Маккарри, М. (январь 2008 г.).Вулканизм типа «Снейк-Ривер (SR)» на трассе горячей точки Йеллоустоун: отличительные продукты необычных высокотемпературных кремниевых суперизвержений». Бюллетень вулканологии . 70 (3): 293–314. doi :10.1007/s00445-007-0140-7. S2CID  128878481.
  33. ^ Whalen, JB (1 августа 1985 г.). "Геохимия плутонической свиты островной дуги: интрузивный комплекс Уасилау-Яу-Яу, Новая Британия, Папуа — Новая Гвинея". Журнал петрологии . 26 (3): 603–632. Bibcode : 1985JPet...26..603W. doi : 10.1093/petrology/26.3.603.
  34. ^ Сайто, Сатоши; Арима, Макото; Накадзима, Такаши; Кимура, Дзюн-Ичи (2004). «Петрогенез гранитных интрузий Ашигава и Тоноги, южная часть миоценового гранитного комплекса Кофу, центральная Япония: гранит М-типа в зоне столкновения дуги Идзу». Журнал минералогических и петрологических наук . 99 (3): 104–117. Bibcode : 2004JMPeS..99..104S. doi : 10.2465/jmps.99.104 .
  35. ^ Кастро, А.; Морено-Вентас, И.; де ла Роса, Дж. Д. (октябрь 1991 г.). «Гранитоиды H-типа (гибридные): предлагаемый пересмотр классификации и номенклатуры гранитных типов». Earth-Science Reviews . 31 (3–4): 237–253. Bibcode :1991ESRv...31..237C. doi :10.1016/0012-8252(91)90020-G.
  36. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 104–105.
  37. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 511.
  38. ^ Макбирни, Александр Р. (1984). Магматическая петрология . Сан-Франциско, Калифорния: Freeman, Cooper. С. 379–380. ISBN 0877353239.
  39. ^ Макбирни 1984, стр. 379–380.
  40. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 44.
  41. ^ Кларк, Крис; Фицсаймонс, Ян CW; Хили, Дэвид; Харли, Саймон Л. (1 августа 2011 г.). «Как континентальная кора становится действительно горячей?». Элементы . 7 (4): 235–240. Bibcode : 2011Eleme...7..235C. doi : 10.2113/gselements.7.4.235.
  42. ^ Чжэн, Y.-F.; Чен, R.-X. (2017). «Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для орогенеза на конвергентных границах плит». Журнал азиатских наук о Земле . 145 : 46–73. Bibcode : 2017JAESc.145...46Z. doi : 10.1016/j.jseaes.2017.03.009 .
  43. ^ ab Philpotts & Ague 2009, стр. 80.
  44. ^ Вайнберг, РФ; Подладчиков, Ю. (1994). «Диапировый подъем магм через степенную кору и мантию». Журнал геофизических исследований . 99 (B5): 9543. Bibcode : 1994JGR....99.9543W. doi : 10.1029/93JB03461. S2CID  19470906.
  45. ^ Клеменс, Джон (1998). «Наблюдения за происхождением и механизмами подъема гранитных магм». Журнал Геологического общества Лондона . 155 (часть 5): 843–51. Bibcode : 1998JGSoc.155..843C. doi : 10.1144/gsjgs.155.5.0843. S2CID  129958999.
  46. ^ Блатт и Трейси 1996, стр. 21–22.
  47. ^ Филпоттс и Агу 2009, стр. 347–350.
  48. ^ Оксбург, Э. Р.; Макрей, Тесса (27 апреля 1984 г.). «Физические ограничения на загрязнение магмой континентальной коры: пример комплекса Адамелло». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия A, Математические и физические науки . 310 (1514): 457–472. Bibcode : 1984RSPTA.310..457O. doi : 10.1098/rsta.1984.0004. S2CID  120776326.
  49. ^ "Granite [Weathering]". University College London . Архивировано из оригинала 15 октября 2014 года . Получено 10 июля 2014 года .
  50. ^ "Гидролиз". Геологическое общество Лондона . Получено 10 июля 2014 г.
  51. ^ Марш, Уильям М.; Кауфман, Мартин М. (2012). Физическая география: Великие системы и глобальная окружающая среда . Cambridge University Press. стр. 510. ISBN 9781107376649.
  52. ^ "Влияние землепользования". Воздействие землепользования на качество почвы . Получено 23 марта 2022 г.
  53. ^ "Cecil – North Carolina State Soil" (PDF) . Soil Science Society of America . Получено 23 марта 2022 г. .
  54. ^ US EPA, OAR (2015-05-04). "Гранитные столешницы и излучение". www.epa.gov . Получено 2024-09-12 .
  55. ^ "Распад серии урана". Архивировано из оригинала 9 марта 2012 года . Получено 2008-10-19 .
  56. ^ "Радон и рак: вопросы и ответы". Национальный институт рака . Получено 19 октября 2008 г.
  57. ^ Хабберт, М. Кинг (июнь 1956 г.). «Ядерная энергия и ископаемое топливо» (PDF) . Shell Oil Company / Американский нефтяной институт . Архивировано из оригинала (PDF) 2008-05-27 . Получено 2014-11-10 .
  58. ^ Адамс, JA; Клайн, MC; Ричардсон, KA; Роджерс, JJ (1962). «Гранит Конвей в Нью-Гэмпшире как основной источник низкосортного тория». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 48 (11): 1898–905. Bibcode : 1962PNAS...48.1898A. doi : 10.1073/pnas.48.11.1898 . PMC 221093. PMID  16591014 . 
  59. ^ "Granite Countertops and Radiation". Агентство по охране окружающей среды США. 4 мая 2015 г. Получено 7 января 2020 г.
  60. ^ Стек, Дэниел Дж. (2009). «Измерения гамма-излучения и радонового излучения из большого образца декоративных гранитов до и после выхода на рынок» (PDF) . Девятнадцатый международный симпозиум по радону . С. 28–51.
  61. ^ Environmental Health and Engineering (2008). "Natural Stone Countertops and Radon" (PDF) . Архивировано из оригинала 3 ноября 2010 . Получено 2023-02-20 .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  62. ^ Нельсон Л. Немероу (27 января 2009 г.). Экологическая инженерия: Охрана окружающей среды и безопасность для муниципальной инфраструктуры, землепользования и планирования, а также промышленности. John Wiley & Sons. стр. 40. ISBN 978-0-470-08305-5.
  63. ^ Parmodh Alexander (15 января 2009 г.). Справочник по минералам, кристаллам, горным породам и рудам. New India Publishing. стр. 585. ISBN 978-81-907237-8-7.
  64. ^ Джеймс А. Харрелл. «Декоративные камни в доосманских исламских зданиях Каира, Египет» . Получено 06.01.2008 .
  65. ^ Серотта, Анна (19 декабря 2023 г.). «Чтение следов инструментов на египетской каменной скульптуре». Ривиста дель Museo Egizio . 7 . дои : 10.29353/rime.2023.5098 . ISSN  2611-3295.
  66. ^ "Египетский гений: обработка камня навечно". Архивировано из оригинала 2007-10-14 . Получено 2008-01-06 .
  67. ^ Скульптуры Объединенной Силлы: 통일신라의 조각. 국립중앙박물관. 8 июля 2015 г. ISBN 9788981641306.
  68. ^ "Грот Соккурам [Всемирное наследие ЮНЕСКО] (경주 석굴암)" .
  69. ^ Хайцман, Джеймс (1991). «Ритуальная политика и экономика: транзакционная сеть императорского храма в средневековой Южной Индии». Журнал экономической и социальной истории Востока . 34 (1/2). BRILL: 23–54. doi :10.1163/156852091x00157. JSTOR  3632277.
  70. ^ ab Waters, Michael (2016). «Возрождение античности с помощью гранита: Сполия и развитие архитектуры римского Возрождения». Архитектурная история . 59 : 149–179. doi : 10.1017/arh.2016.5 .
  71. ^ Информационный бюллетень друзей кладбища Уэст-Норвуд 71 Александр Макдональд (1794–1860) – каменщик,
  72. ^ "Габбро". Geology.com . Получено 2022-01-25 .
  73. ^ Брейли, AW (1913). История гранитной промышленности Новой Англии (ред. 2018 г.). Franklin Classics. ISBN 0342278657. Получено 3 декабря 2020 г. .
  74. ^ Эванс, М. К. (1966). Трамвайная линия Haytor Granite и канал Стовер . Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз.
  75. ^ Бай, Шуо-вэй; Чжан, Цзинь-шэн; Ван, Чжи (январь 2016 г.). «Выбор устойчивой технологии резки гранитных блоков на плиты». Журнал чистого производства . 112 : 2278–2291. Bibcode : 2016JCPro.112.2278B. doi : 10.1016/j.jclepro.2015.10.052.
  76. ^ Chersicla, Rick (январь–март 2017 г.). «Что могут сделать свободные люди: Зимняя война, использование задержки и уроки для 21-го века» (PDF) . Пехота : 63. Архивировано из оригинала (PDF) 18 июля 2020 г. . Получено 3 декабря 2020 г. .
  77. ^ "Технические характеристики улиц Сиднея". Ноябрь 2020 г. Получено 25 января 2022 г.
  78. ↑ Роач, Джон (27 октября 2004 г.). «National Geographic News — Тупики возвращаются на шотландский остров, известный своими камнями для кёрлинга». National Geographic News. Архивировано из оригинала 2 ноября 2004 г.
  79. ^ Грин, Стюарт. «3 типа скал для скалолазания: гранит, песчаник и известняк: геология скалолазания». Liveabout.dotcom . Dotdash . Получено 3 декабря 2020 г. .
  80. ↑ Де Маттео, Джованна (12 сентября 2020 г.). «Леопольдина и Тереза ​​​​Кристина: нарисуйте то, что говорят как «mães do Brasil»» (на португальском языке) . Проверено 29 декабря 2022 г.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Гранит.