ГЕОЛОГИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

БАЗАЛЬТ И ДИАБАЗ

Базальт и диабаз, темные тонкозернистые изверженные породы, состоят в основном из плагиоклазов и железомагнезиальных минералов, особенно авгита. Акцессорные минералы представлены магнетитом, апатитом, оливином. В некоторых диабазах в виде микрографических сростков присутствуют кварц и ортоклаз. Миндалины в базальте могут содержать кальцит, халцедон или минералы группы цеолитов. В торговой практике эти породы называются траппами или трапповыми породами.

Свойства и применение

Базальт и диабаз используются главным образом в качестве дробленого камня. Четыре пятых производимого из базальта и диабаза дробленого камня потребляется как заполнитель бетона и дорожный щебень, а большая часть остатка производства дробленого базальта и диабаза употребляется как железнодорожный балласт, в виде присыпок для кровельных материалов и каменных набросок для укрепления откосов. В последнее время базальт и диабаз используется в качестве заполнителей для получения бетонов высокой плотности для защиты атомных реакторов. В небольших количествах диабаз идет на штучный и полированный камень (черный гранит).

Благодаря мелкозернистой плотной структуре базальт и диабаз практически не поддаются выветриванию. Действительно, можно сказать, что по качеству эти породы — стандартные заполнители бетона и лучшие дорожные материалы. Базальт и диабаз очень прочны, но так как кварц в них отсутствует или его содержание очень невелико, при обработке они обладают меньшим абразивным воздействием на механизмы, чем гранит или песчаник. Эти материалы тяжелее других разновидностей дробленого камня, что повышает стоимость их перевозки.

Экономические факторы

Близость к месту потребления и дешевизна средств транспортировки к месту потребления в производстве базальта и диабаза значительно важнее, чем геологические детали. Трап- повые. породы имеют низкую стоимость, но не выдерживают высоких транслортных расходов. Максимально возможное расстояние транспортировки этих материалов автотранспортом составляет, вероятно, от 25 до 30 миль, а по железной дороге не более 100 миль. Большая часть добываемого камня используется в радиусе нескольких миль от места его добычи.

Потребителей базальта и диабаза в общем можно разделить на две группы. Первую составляют в основном фирмы промышленного и дорожного строительства, расположенные в крупных городских центрах и поблизости от них. Дробление трапповых пород для этих фирм производится в больших количествах на постоянно действующих установках, которые обычно располагались в нескольких милях от густо населенных районов. В последние тоды расширение жилищного строительства в этих районах привело к принятию ряда обязательных постановлений по снижению шума в карьерах и вибрации от дробилок. Второй потребитель дробленых трапповых пород — строительство государственных шоссейных дорог. Это строительство широко ведется по всей территории США и осуществляется частными фирмами, а также дорожными отделами округов и штатов. Дробленый камень для этих строек производится на переносных установках в придорожных карьерах, которые действуют только во время строительства дороги.

В 1957 г. в США было произведено свыше 43 млн. коротких тонн дробленого базальта и диабаза стоимостью 71 млн. долл. . Основную массу дробленого базальта и диабаза дали два района — северо-восточные и северо-западные штаты, — отражая совпадение геологических закономерностей распространения этих пород на территории США и рыночного спроса на этот вид полезных ископаемых.

Распространение и происхождение

В восточных районах США большая часть трапповых пород добывается из базальтовых потоков и диабазовых силлов, переслаивающихся с верхнетриасовыми осадочными породами. Эти породы распространены главным образом в двух районах. Один из них располагается в нижней части долины реки Коннектикут, в штатах Коннектикут и Массачусетс, другой— в низкогорной, сложенной породами триаса части провинции Пидмонт, в пределах штатов Нью-Йорк, Нью-Джерси и юго-вэсточной части штата Пенсильвания. В обоих этих районах красноцветные и другие обломочные отложения группы Ньюарк верхнего триаса залегают в грабенах в докемб- рийских кристаллических породах. Грабены с одной стороны ограничены глубоким сбросом, в сторону которого триасовые слои падают под углами 5—15°. Размыв осадочных пород создал низкогорье, над которым базальтовые потоки и диабазовые силлы возвышаются в виде квест или хребтов. По-видимому, в качестве наиболее известных примеров таких возвышенностей можно привести Полисейдс в штатах Нью-Йорк и Нью-Джерси, представляющую собой хребет, сложенный диабазовым силлом мощностью 1000 футов, который залегает стратиграфически близ подошвы группы Ньюарк. Интенсивно разрабатываются на бутовый камень диабазовые силлы Уэст-Рок-Ридж в штате Коннектикут, Холиок-Рейндж в штате Массачусетс и ряда возвышенностей на юго-востоке штата Пенсильвания.

Базальтовые потоки — важный источник трап- повых пород в горах Уотчанг в штате Нью-Джерси и в многочисленных возвышенностях западнее и южнее Хартфорда в штате Коннектикут. На выходах этих диабазовых силлов и базальтовых потоков располагаются самые крупные в США карьеры и камнедробильные заводы.

Базальтовые покровы мощностью 50—900 футов свидетельствуют о многочисленных проявлениях экструзивной деятельности. Они залегают на неизмененных или очень слабо измененных породах. Верхние и нижние части базальтовых покровов пористые, внутри покровов также имеются выветре- лые пористые зоны, что говорит о наличии нескольких отдельных базальтовых потоков. Базальные горизонты перекрывающих отложений содержат обломки базальта. Базальты состоят из мельчайших сростков кристаллов плагиоклаза, в промежутках между которыми располагаются кристаллы авгита и вулканическое стекло. Содержание стекла в базальте возрастает по направлению к верхней части и к основанию потока; в этих частях потока базальты по виду напоминают шлак.

Характерная особенность базальтовых потоков — столбчатая отдельность, возникшая в результате сокращения объема при охлаждении лавы. В поперечном сечении столбы многогранны, а диаметр их колеблется от нескольких дюймов до 2 и более футов. Крупные столбы ориентированы перпендикулярно кровле и подошве потоков, а более мелкие могут располагаться веерообразно в теле потока.

Диабазовые силлы сверху и снизу окружены обожженной породой, в которую они были интрудированы; часто они содержат включения глинистых сланцев и песчаников, измененных в результате прогрева. Обычно силлы залегают согласно с направлением напластования осадочных пород, но местами они пересекают вмещающие их пласты. Минеральный состав диабазов близок к составу базальтов, но диабазы не содержат стекла и имеют более крупнокристаллическое строение по сравнению с базальтами. Для диабазов характерно присутствие рассеянных зерен оливина, местами встречаются скопления зерен оливина и магнетита. В некоторых диабазах Полисейдса встречаются сростки кристаллов кварца и ортоклаза. В диабазах также наблюдается столбчатая отдельность.

Льюис (Lewis, 1907) детально описал распространение, структуру, а также петрографию базальтов, диабазов и связанных с ними контактно-метаморфизованных пород штата Нью-Джерси. Краткое описание этих пород приводится, кроме того, Джонсоном (Johnson, 1957).

Близость составов базальтов и диабазов северо-восточных штатов и близкое стратиграфическое залегание их дают основание говорить об их генетическом родстве. Многочисленные дайки, которые пересекают подстилающие базальты и вмещающие силлы отложения, вероятно, служили каналами для подъема магмы. Возможно базальтовые потоки представляют собой трещинные излияния лавы, так как они удивительно выдержаны по мощности и занимают огромные площади.

В штатах Вашингтон, Орегон, Айдахо и Калифорния производится огромное количество дробленого камня главным образом за счет огромных базальтовых покровов третичного и четвертичного возраста Колумбийского плато. Эти покровы, залегающие почти горизонтально, занимают площадь во много тысяч квадратных миль. Их мощность измеряется многими сотнями футов. В разрезах стенок ущелий и каньонов можно насчитать 6—8 отдельных базальтовых потоков, мощность каждого из которых составляет 50— 150 футов. Базальтовые потоки отделяются один от другого пористыми, выветрелыми породами. Для базальтов характерна отчетливо выраженная столбчатая отдельность. Породы представлены преимущественно плотным синевато-черным базальтом.

Для камнедобывающей промышленности северо-западных штатов характерно большое количество мелких и средних карьеров, обеспечивающих преимущественно шоссейное строительство. По инвентаризации 1949 г. (Valentine, 1949) только в штате Вашингтон насчитывалось более 330 карьеров и разведочных выработок.