Многие типы горных пород содержат кристаллы. Кристаллы образуются, когда минералы медленно выпадают в осадок из жидких растворов внутри горных пород. Ключевыми факторами, определяющими рост кристаллов, являются химия жидкого раствора, условия окружающей среды, такие как температура и давление, и время, доступное для образования кристаллов. Различные типы горных пород имеют характерные кристаллы, которые помогают геологам идентифицировать их.
Магматические породы образуются из расплавленной породы или магмы. Поскольку магма медленно остывает под землей, атомы успевают организоваться в упорядоченные кристаллические структуры. Магматические породы, которые остывают под землей, образуя интрузивные магматические тела, как правило, имеют крупные, хорошо сформированные кристаллы. Примерами являются гранит, диорит и габбро. Излившиеся магматические породы, такие как базальт, быстрее остывают на поверхности, что приводит к образованию более мелких кристаллов.
Пегматиты — это исключительно крупнозернистые магматические породы с переплетенными кристаллами размером более 1 сантиметра. Они содержат кристаллы кварца, полевых шпатов и слюд, которые кристаллизовались из богатых водой магм. Гигантские кристаллы пегматита могут достигать длины более метра и весить сотни килограммов. Известные места сбора кристаллов включают Черные холмы в Южной Дакоте.
Гранит — это интрузивная магматическая порода, богатая кварцем и полевыми шпатами. Медленное охлаждение под землей позволило вырасти крупным переплетенным кристаллам. Кристаллы кварца в граните полупрозрачны и обычно серые или белые, полевые шпаты розовые, желтовато-коричневые или белые. Темные минералы, такие как биотитовая слюда и амфиболы, встречаются в некоторых гранитах.
| Минерал | Облик кристалла |
|---|---|
| Кварц | Шестиугольные призмы |
| Полевые шпаты | Блочный |
| Биотитовая слюда | Хлопья |
| Амфиболы | Призматический |
Пегматит — исключительно крупнозернистая интрузивная магматическая порода. Обычно содержит гигантские кристаллы длиной более 10 сантиметров. Первичные минералы включают кварц, полевые шпаты и слюды. Вспомогательные минералы, такие как турмалин, берилл и топаз, встречаются в некоторых пегматитах. Гигантские кристаллы образуются из богатых водой магм, которые способствуют росту кристаллов.
| Минерал | Размер кристалла |
|---|---|
| Кварц | 10-100 см |
| Полевой шпат | 10-150 см |
| Слюда мусковит | 10-150 см |
| Слюда биотит | 10-100 см |
Аплит — мелкозернистая интрузивная магматическая порода с сахаристой текстурой. Он состоит в основном из кристаллов кварца и полевого шпата размером менее 1 мм в поперечнике. Аплиты кристаллизуются из последних жидкостей, оставшихся после образования более крупных кристаллов в магматической камере. Быстрое охлаждение позволило вырасти только небольшим кристаллам.
Риолит — это экструзивная магматическая порода с высоким содержанием кремнезема. Он имеет афанитовую текстуру с кристаллами, в основном невидимыми невооруженным глазом. Микроскопическое исследование выявляет крошечные кристаллы кварца, полевого шпата и биотитовой слюды. Быстрое охлаждение лавы на поверхности привело к образованию мелких кристаллов. Обсидиан — это чрезвычайно быстро охлаждающаяся разновидность риолита.
Базальт — это экструзивная мафическая магматическая порода, обычно извергаемая вулканами. Быстрое охлаждение базальтовой лавы на поверхности приводит к образованию мелких кристаллов, видимых при близком рассмотрении. Обычные кристаллы включают плагиоклазовый полевой шпат, пироксен и оливин. Длинная столбчатая отдельность отражает напряжения сжатия по мере охлаждения лавы.
Андезит — это экструзивная магматическая порода, промежуточная по составу между риолитом и базальтом. Он содержит кристаллы плагиоклазового полевого шпата и один или несколько темных минералов, таких как пироксен, биотит или амфибол. Размеры кристаллов являются результатом быстрого охлаждения на поверхности, но андезит остывает немного медленнее, чем риолит и базальт.
Габбро — это крупнозернистая интрузивная мафическая магматическая порода. Медленное охлаждение внутри коры позволяет образовываться крупным кристаллам, включая плагиоклазовый полевой шпат, пироксены и оливин. Некоторые габбро содержат гигантские кристаллы длиной в десятки сантиметров. Палисейдс Силл в Нью-Джерси — классическое месторождение габбро.
Диорит — интрузивная магматическая порода промежуточного состава. Обычно он содержит кристаллы размером между габбро и гранитом. На поверхности видны обильные кристаллы плагиоклаза, полевого шпата и роговой обманки. Некоторые диориты также содержат пироксен и биотит.
Перидотит — редкая ультраосновная интрузивная магматическая порода, происходящая из мантии. Он в основном состоит из минералов оливина и пироксена. Акцессорные минералы включают гранаты, хромит и магнезиальный ильменит. Кристаллы перидотита могут превышать несколько сантиметров в размере.
Некоторые осадочные породы содержат кристаллы, которые росли внутри осадков по мере того, как они литифицировались в породу. В эту категорию попадают эвапориты и диагенетические минералы. Другие содержат обломки ранее существовавших кристаллических пород.
Эвапориты — это осадочные минералы, которые кристаллизовались из испаряющейся морской воды. Они включают галит (соль), гипс, ангидрит и сильвин. Прозрачные пластинчатые кристаллы галита выпадают в осадок из соленой воды, в то время как гипс образует звездообразные розеточные кристаллы. Эвапориты могут образовывать слои кристаллов и массы толщиной во много метров в ограниченных морских бассейнах.
После того, как отложились осадки, диагенетические минералы могут расти в поровых пространствах путем осаждения из минерализующих растворов. Диагенетические минералы включают кварц, кальцит, гематит, пирит, каолинит и барит. Они образуют взаимосвязанные кристаллические мозаики, которые цементируют зерна осадка вместе в осадочную породу.
Конгломераты — это осадочные породы с округлыми обломками гальки, булыжника и валунов размером более 2 мм. Обломки изначально образовались как кристаллы в магматических, метаморфических и ранее существовавших осадочных породах. Конгломераты состоят из перемещенных, изношенных и переотложенных обломков в более тонкой осадочной матрице.
Брекчии — это грубые осадочные породы, состоящие из угловатых сломанных фрагментов породы вместо округлых обломков. Они образуются на месте путем фрагментации, а не транспортировки. Фрагменты состоят из кристаллов, кусков породы и минералов, сцементированных после брекчирования.
Песчаники — осадочные породы, состоящие из зерен песчаного размера от 0,0625 до 2 мм в поперечнике. Многие песчинки представляют собой фрагменты минералов и пород, содержащие кристаллические компоненты. Песчаники состоят из обломочного кварца, полевого шпата, обломков горных пород и сопутствующих тяжелых минералов.
| Компонент | Минеральные кристаллы |
|---|---|
| Кварц | Гексагональный кварц |
| Полевой шпат | Плагиоклаз, калиевый полевой шпат |
| Литовые обломки | Различные магматические, метаморфические, осадочные |
| Тяжелые минералы | Циркон, гранат, эпидот, ставролит |
Песчаные зерна были освобождены выветривание и эрозия кристаллических исходных пород. Кристаллы размером с песчинку переносились и отлагались, образуя песчаники.
Большинство известняков состоят из кристаллов кальцита и арагонита, осажденных из морской воды. Оолитовые, ископаемые и литографические (микритовые) известняки демонстрируют микрокристаллические текстуры. Более грубые перекристаллизованные метаморфические мраморы имеют взаимосвязанные кристаллы кальцита размером от миллиметров до сантиметров.
Кремень — это микрокристаллический или криптокристаллический осадочный кремнеземный минерал. Он имеет чрезвычайно мелкозернистую текстуру с взаимосвязанными кристаллами кварца размером менее 30 микрометров. Кремень, агат и яшма — это красочные компактные разновидности кремня.
Метаморфические породы образуются, когда тепло и давление преобразуют уже существующие породы. Новые минералы растут как кристаллы в твердом состоянии во время метаморфизма. Условия определяют минеральные ассоциации. Более высокие сорта развивают более крупные кристаллы.
Сланец образуется из низкосортного метаморфизма аргиллита и сланца. Плотно упакованные микроскопические кристаллы слюды, выровненные перпендикулярно плоскостям спайности, придают сланцу его трещиноватость. Также могут присутствовать кристаллы кварца и хлорита. У сланца отсутствуют крупные видимые кристаллы.
Филлит — это мелкозернистая метаморфическая порода с шелковистым блеском из очень мелкозернистых кристаллов слюды. Филлиты образуются при немного более высоких температурах и давлениях, чем сланец. Микроскопическое исследование выявляет крошечные чешуйки слюды и удлиненные кристаллы кварца.
Сланец — это метаморфическая порода средней степени с выровненными кристаллами слюды, видимыми невооруженным глазом. Слюды биотит, мусковит и хлорит образуют уплощенные кристаллы, которые вытягиваются параллельно плоскостям сланцеватости во время метаморфизма.
Гнейс — это метаморфическая порода высокой степени с видимыми полосами, богатыми минералами с различным составом и текстурой. Светлые полосы состоят из кварца и полевых шпатов. Более темные полосы содержат обильные слюды и другие темноцветные минералы. Минералы перекристаллизовываются в полосы во время метаморфизма.
| Фельзитовые полосы | Мафические полосы |
|---|---|
| Кварц | Биотитовая слюда |
| Полевые шпаты | Амфиболы |
| Мусковитовая слюда | Гранат |
Амфиболит — метаморфическая порода, состоящая в основном из амфиболовых минералов и плагиоклазового полевого шпата. Образуется путем перекристаллизации основных магматических пород, таких как базальт и габбро. Амфиболиты демонстрируют зернистые текстуры с переплетенными кристаллами роговой обманки и актинолита.
Мрамор образуется в результате метаморфизма известняка и доломита. Перекристаллизация приводит к грубой текстуре переплетенных кристаллов кальцита и/или доломита. Кристаллы мрамора могут превышать несколько сантиметров в размере. Примеси вызывают окраску и полосчатость.
Кварцит начинается как кварцевый песчаник, прежде чем метаморфизм перекристаллизует зерна кварца в переплетенные кристаллы. Кварциты — чрезвычайно твердые метаморфические породы, которые раскалываются через кристаллы кварца. Они состоят почти полностью из кварца.
Серпентинит образуется, когда ультраосновные породы, такие как перидотит, превращаются в зеленоватые метаморфические породы. Первоначальные кристаллы оливина и пироксена преобразуются в минералы группы серпентина и магнетит или брусит. Встречаются массивные и волокнистые текстуры серпентинита.
Многие различные типы пород содержат видимые кристаллы, которые образовались в расплавленной, осадочной или метаморфической среде, где образовались породы. Магматические породы обычно содержат самые крупные кристаллы, поскольку их минеральные компоненты медленно кристаллизовались из магм. Метаморфические кристаллы растут путем перекристаллизации уже существующих пород. Осадочные кристаллы осаждаются непосредственно из жидкостей или состоят из эродированных кристаллов в обломочных породах. Минералогия и размер кристаллов дают ключи к происхождению породы.