Введение

Гнейс (/n//aɪ//s/ наис) – распространенный и широко распространенный тип метаморфической породы. Он формируется в результате метаморфических процессов, протекающих при высоких температурах и давлениях, воздействующих на образования, состоящие из магматических или осадочных пород. Гнейс образуется при более высоких температурах и давлениях, чем у сланцев. Гнейс почти всегда демонстрирует полосчатую текстуру, характеризующуюся чередованием темных и светлых полос, и не имеет отчетливого сланцеватого расщепления. Гнейсы широко распространены в древней коре континентальных щитов. Некоторые из самых древних пород на Земле – гнейсы, например, гнейс Акаста.

Описание

В традиционном английском и североамериканском употреблении гнейс – это грубозернистая метаморфическая порода, демонстрирующая слоистость состава (гнейсическая слоистость), но с плохо выраженной шистозностью и нечеткой плоскостностью расслоения. Иными словами, это метаморфическая порода, состоящая из минеральных зерен, различимых невооруженным глазом, которые формируют отчетливые слои состава, но лишь слабо склонна к растрескиванию вдоль этих слоев. В Европе этот термин применяется в более широком смысле к любой грубозернистой, бедной слюдой метаморфической породе высокого ранга. Британская геологическая служба (BGS) и Международный союз геологических наук (IUGS) используют термин «гнейс» как широкую текстурную категорию для средне- и грубозернистых метаморфических пород, характеризующихся слабо выраженной шистозностью и слоистостью состава, проявляющейся на значительной толщине и склонностью к расщеплению на пластины толщиной в несколько сантиметров. Ни одно из этих определений не зависит от состава или происхождения породы, хотя породы, бедные пластинчатыми минералами, чаще приобретают гнейсовую текстуру. Таким образом, гнейсовые породы в значительной степени рекристаллизованы, но не содержат большого количества слюды, хлорита или других пластинчатых минералов. Метаморфические породы с более выраженной шистозностью классифицируются как сланцы, а метаморфические породы, лишенные шистозности, называются гранофелисами. Например, гнейсозный метагранит или гнейссический метагранит означают гранит, который подвергся метаморфизму и в результате приобрел гнейсовую текстуру.

Гнеическая полоса

Минералы в гнейсе расположены слоями, которые видны как полосы на поперечном разрезе. Это явление называется гнейсовой полосатостью. Темные полосы содержат относительно больше мафических минералов (содержащих больше магния и железа). Светлые полосы содержат относительно больше фелсических минералов (таких как полевой шпат или кварц, содержащих больше легких элементов, таких как алюминий, натрий и калий). Полосатость формируется при высоких температурах, когда порода сильнее сжимается в одном направлении, чем в других (негидростатическое напряжение). Полосы развиваются перпендикулярно направлению максимального сжатия, также называемому направлением укорочения, поскольку пластинчатые минералы вращаются или перекристаллизовываются в параллельные слои. Распространенной причиной негидростатического напряжения является воздействие на протолит (исходный горный материал, подвергающийся метаморфизму) экстремальной силы сдвига – скользящей силы, подобной толчку верхней части колоды карт в одном направлении, а нижней – в другом. Некоторые полосы формируются из исходного горного материала (протолита), подвергающегося экстремальным температурам и давлению, и состоящего из чередующихся слоев песчаника (светлого) и сланца (темного), которые метаморфизуются в полосы кварцита и слюды.

События

Гнеисы характерны для областей регионального метаморфизма, достигающего средней амфиболитовой до гранулитовой метаморфических фаций. Иными словами, порода подверглась метаморфизму при температуре выше, чем при давлении от 2 до 24 кбар. Многие различные типы горных пород могут метаморфизироваться в гнейс, поэтому геологи тщательно добавляют описание цвета и минерального состава к названию каждого гнейса, например, гранатовый биотитовый парагнейс или серо-розовый ортогонейс.

Гранитные пояса из зеленого камня

Континентальные щиты – это области обнажённых древних пород, составляющие стабильные ядра континентов. Породы, вскрытые в самых древних областях щитов, относящиеся к архейскому возрасту (более 2500 миллионов лет), преимущественно принадлежат к гранитным зеленокаменным поясам. Зеленокаменные пояса содержат метавулканические и метаосадочные породы, подвергшиеся относительно слабому метаморфизму при температурах и давлениях. Зеленокаменные пояса окружены высокометаморфизованными гнейсовыми областями, демонстрирующими сильно деформированный метаморфизм низкого давления и высокой температуры (выше 100 °C) до амфиболитовой или гранулитовой фаций. Они формируют большую часть обнажённых пород в архейских кратонах.

Гнеисовые купола

Гнеисовые купола широко распространены в орогенных поясах (регионах горообразования). Они состоят из купола гнейса, прорванного более молодыми гранитами и мигматитами, и перекрытого осадочными породами. Эти структуры интерпретируются как геологическое свидетельство двух различных эпох горообразования, причём первая сформировала гранитный фундамент, а вторая деформировала и расплавила этот фундамент, образовав купола. Однако некоторые гнеисовые купола могут на самом деле являться ядрами метаморфических комплексов с ядром, областями глубокой коры, поднятыми на поверхность и обнажёнными в результате растяжения земной коры.

Примеры

Акаста Гнейс находится в Северо-Западных территориях Канады, на острове, расположенном к северу от Йеллоунайфа. Это один из древнейших сохранившихся фрагментов земной коры, подвергшийся метаморфизму от 3,58 до 4,031 миллиарда лет назад. Льюисианский гнейс встречается на Внешних Гебридских островах Шотландии, на шотландском материке к западу от Мойнского надвига, а также на островах Колл и Тири. Эти породы преимущественно магматического происхождения, с примесью метаморфизованного мрамора, кварцита и слюдяного сланца, а также более поздними внедрениями базальтовых жил и гранитной магмы. Мортон Гнейс – гнейс архейского возраста, обнаженный в долине реки Миннесота на юго-западе штата Миннесота, США. Считается, что это самый древний сохранившийся блок континентальной коры в Соединенных Штатах. Полуостровной гнейс представляет собой серию архейских гнейсов, распространенных по всему Индийскому щиту, возраст которых варьируется от 3400 до 2500 миллионов лет.

Этимология

Слово «гнейс» используется в английском языке как минимум с 1757 года. Оно заимствовано из немецкого слова Gneis, ранее также писавшегося как Gneiss, которое, вероятно, происходит от средневерхненемецкого существительного gneist, означающего «искра» (название дано из-за того, что порода сверкает).

Применение

Гнеис использовался как строительный материал, например, факоидальный гнеис, широко применявшийся в Рио-де-Жанейро. Гнеис также использовался в качестве щебня для асфальтобетонных покрытий.