Гранит

Гранит — это кислая магматическая горная порода, относящаяся к классу плутонических (интрузивных) пород. Она образуется в результате медленного остывания и кристаллизации магматического расплава на значительной глубине в земной коре. Гранит является одной из самых распространённых пород в континентальной земной коре и широко используется человеком в качестве строительного, облицовочного и декоративного материала благодаря своей высокой прочности, твёрдости, долговечности и разнообразию текстур и цветов.

Этимология и происхождение названия

Слово «гранит» происходит от латинского granum — «зерно», что отражает характерную зернисто-кристаллическую структуру породы. В русский язык термин вошёл через немецкое Granit или французское granit в XVIII веке. Впервые научное описание гранита как горной породы дал немецкий геолог Абраам Готлоб Вернер в конце XVIII века.

Состав и структура

Минеральный состав

Основными породообразующими минералами гранита являются:

• Кварц (25–35% объёма) — прозрачный или полупрозрачный минерал, придающий породе твёрдость и устойчивость к химическому выветриванию.
• Полевые шпаты (50–65% объёма) — представлены двумя разновидностями: калиевыми полевыми шпатами (ортоклаз, микроклин) и плагиоклазами (альбит, олигоклаз). Именно полевые шпаты определяют основной цвет гранита — от розового до серого.
• Слюды (5–15% объёма) — биотит (чёрная слюда) и мусковит (светлая слюда). Придают породе характерный блеск и влияют на её текстуру.

В качестве акцессорных (второстепенных) минералов в граните могут присутствовать апатит, циркон, магнетит, титанит, турмалин и другие. Их содержание обычно не превышает 1–2% объёма.

Структура и текстура

Гранит обладает полнокристаллической (зернистой) структурой, при которой все минеральные зёрна хорошо различны невооружённым глазом. Размер зёрен варьируется от мелкозернистых (менее 2 мм) до крупнозернистых (более 10 мм). По текстуре граниты бывают:

• Массивные — однородные, без видимой ориентировки минералов.
• Гнейсовидные — с параллельной ориентировкой зёрен слюды, что придаёт породе сланцеватость.
• Порфировидные — содержат крупные вкрапленники (фенокристаллы) полевых шпатов на фоне более мелкозернистой основной массы.

Классификация

Граниты классифицируются по нескольким признакам.

По минеральному составу

• Аляскит — гранит, практически лишённый тёмноцветных минералов (слюды, амфибола), состоящий почти исключительно из кварца и полевых шпатов.
• Плагиогранит — гранит, в котором полевые шпаты представлены преимущественно плагиоклазом, а калиевые полевые шпаты отсутствуют или присутствуют в незначительном количестве.
• Граносиенит — переходная порода между гранитом и сиенитом, с меньшим содержанием кварца (до 20%).
• Лейкократовый гранит — светлая разновидность с низким содержанием тёмноцветных минералов (менее 10%).
• Меланократовый гранит — тёмная разновидность с повышенным содержанием биотита и других тёмноцветных минералов (более 20%).

По условиям образования

• Интрузивные граниты — застывшие на глубине, образуют крупные массивы (батолиты, штоки, лакколиты).
• Гипабиссальные граниты — застывшие на умеренной глубине (до 3–5 км), часто встречаются в виде даек и силлов.
• Вулканические аналоги — риолиты (липариты), которые образуются при быстром застывании кислой магмы на поверхности.

По возрасту

Геологи выделяют граниты различного возраста — от архейских (древнее 2,5 млрд лет) до кайнозойских (моложе 66 млн лет). Наиболее древние граниты встречаются на щитах древних платформ (Балтийский, Канадский, Африканский), а молодые — в складчатых поясах (Альпийско-Гималайский, Тихоокеанский).

Физико-механические свойства

Гранит обладает комплексом ценных физико-механических свойств:

• Плотность — 2600–2900 кг/м³ (в среднем 2700 кг/м³).
• Прочность на сжатие — 100–300 МПа (в зависимости от разновидности и степени выветрелости).
• Твёрдость по шкале Мооса — 6–7 (кварц имеет твёрдость 7, полевые шпаты — 6–6,5).
• Водопоглощение — 0,1–0,5% (очень низкое, что делает гранит морозостойким).
• Морозостойкость — 100–300 циклов замораживания-оттаивания.
• Истираемость — 0,1–0,4 г/см².
• Теплопроводность — 2,5–3,5 Вт/(м·К).
• Коэффициент линейного расширения — (5–10)×10⁻⁶ 1/°C.

Гранит плохо поддаётся обработке режущими инструментами, но хорошо полируется, приобретая зеркальный блеск. Он устойчив к воздействию кислот (кроме плавиковой) и щелочей, а также к атмосферному выветриванию.

Происхождение и геологические условия

Гранит образуется при кристаллизации кислой магмы, богатой кремнезёмом (SiO₂ — 65–75%), щелочами (Na₂O + K₂O — до 10%) и водой. Магма поднимается из верхней мантии или нижней коры и застывает на глубине от 3 до 15 км. Процесс кристаллизации может длиться миллионы лет.

Существуют две основные модели образования гранитов:

• Магматическая — кристаллизация из расплава.
• Метаморфическая (анатексис) — частичное плавление осадочных или метаморфических пород (например, гнейсов) при высоких температурах и давлениях.

Граниты слагают крупные геологические тела — батолиты (площадью до десятков тысяч квадратных километров) и штоки (до нескольких квадратных километров). Они часто образуют горные массивы, например, Уральские горы, Кавказ, Алтай, Скандинавские горы, Сьерра-Невада.

Распространение и месторождения

Гранит является одной из наиболее распространённых горных пород континентальной земной коры. Он слагает значительную часть щитов древних платформ и складчатых поясов.

Крупнейшие месторождения в России

• Карелия (месторождения «Возрождение», «Ладожское», «Кузнечное») — известна розовыми, серыми и красными гранитами.
• Ленинградская область (месторождения «Каменногорское», «Брусничное») — серые и розовые граниты.
• Урал (Мансуровское, Малышевское, Шабровское месторождения) — разнообразие цветов: серые, розовые, красные, чёрные.
• Сибирь (месторождения в Красноярском крае, Иркутской области, Бурятии) — серые, розовые, зеленоватые граниты.
• Дальний Восток (Приморский край, Хабаровский край) — серые и розовые граниты.

Месторождения в мире

• Финляндия — знаменитый «финский гранит» (балтийский коричневый, розовый).
• Италия — граниты Альп (серые, розовые).
• Индия — крупные месторождения в штатах Раджастхан, Андхра-Прадеш (чёрные, красные, розовые граниты).
• Бразилия — месторождения в штатах Эспириту-Санту, Минас-Жерайс (зелёные, синие, красные граниты).
• Китай — крупнейший производитель гранита в мире (провинции Фуцзянь, Шаньдун, Гуандун).
• США — месторождения в штатах Джорджия, Вермонт, Южная Дакота.

Применение

Строительство и архитектура

Гранит используется в строительстве с глубокой древности. Основные направления применения:

• Облицовка зданий и сооружений — фасады, цоколи, колонны, лестницы.
• Монументальное искусство — памятники, обелиски, стелы, скульптуры.
• Дорожное строительство — брусчатка, бордюрный камень, щебень для бетона и асфальта.
• Интерьер — столешницы, подоконники, полы, каминные порталы.
• Гидротехнические сооружения — облицовка плотин, набережных, мостов.

Памятники и мемориалы

Гранит широко используется для изготовления надгробий, мемориальных досок, памятников. Его долговечность (срок службы — сотни лет) и устойчивость к атмосферным воздействиям делают его идеальным материалом для этой цели.

Промышленность

• Производство щебня — основной заполнитель для бетона и асфальтобетона.
• Каменное литьё — производство кислотоупорных изделий.
• Абразивные материалы — гранитная крошка используется для шлифовки и полировки.

Интересные факты

• Самый древний гранит на Земле имеет возраст около 3,8 млрд лет (обнаружен в Канаде).
• Гранит является официальной горной породой штатов Вермонт (США) и Висконсин (США).
• В Египте гранит использовался для строительства пирамид и обелисков ещё 4–5 тыс. лет назад.
• Александровская колонна в Санкт-Петербурге (высота 25,6 м) вытесана из цельного монолита гранита весом около 600 тонн.
• Гранит обладает естественной радиоактивностью из-за содержания калия-40, урана и тория, однако его уровень обычно безопасен для человека (менее 0,1 мкЗв/ч).
• В России ежегодно добывается около 50–60 млн тонн гранитного щебня.

Источники

• Геологический словарь. Том 1. — М.: Недра, 1978.
• Петрография магматических и метаморфических пород / Под ред. В.С. Соболева. — М.: Недра, 1986.
• ГОСТ 9479-2011 «Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий».
• Справочник по строительным материалам / Под ред. А.С. Болдырева. — М.: Стройиздат, 2005.
• Левинсон-Лессинг Ф.Ю., Струве Э.А. Петрографический словарь. — М.: Госгеолтехиздат, 1963.
• Минерально-сырьевая база России: гранит / Министерство природных ресурсов и экологии РФ. — 2020.