Наружная твердая оболочка Земли называется литосферой или земной корой. Земная кора состоит из множества горных пород, которыми занимается наука геология. Геологами разработаны классификации минералов, горных пород и полезных ископаемых.
Особенности и характеристики
Минералом принято называть простое или сложное химическое соединение определенного состава и строения.
Минералы делятся на группы в зависимости от химического состава. Самые простые – самородные, состоящие из одного химического элемента. Это алмаз, графит, золото, серебро, медь, платина.
Минералы могут быть одного состава, но разного строения, иметь различные свойства. Например, алмаз и графит – это чистый углерод. У графита слоистое строение, чешуйки легко отслаиваются, поэтому он мягкий, оставляет следы на бумаге. Алмаз с плотной внутренней структурой – самый твёрдый природный минерал.
Некоторые минералы имеют разновидности. Кристаллический кварц может быть прозрачным, бесцветным (горный хрусталь), различных фиолетовых оттенков (аметист), черным (морион). Аморфный кварц называется халцедон, слоистый халцедон – агат, оникс. Обычный гипс образует кристаллы, волокнистый (селенит) как будто светится изнутри золотистым цветом, из мелкозернистого, матового (алебастр) в Древней Греции вырезали вазы.
Горная порода состоит из минералов, одного или нескольких. Самая известная горная порода, гранит, состоит из кварца, полевого шпата и слюды. В состав известняка, мела, мрамора входит один минерал – кальцит. Они отличаются способом формирования.
Образование горных пород
Разработана классификация горных пород, основанная на их происхождении.
Таблица: образование горных пород
Происхождение пород
Место формирования
Особенности образования
Примеры пород
Вытекание жидкой лавы
Эффузивные породы — базальт, липарит
Гранит, диорит, габбро, дунит
На разных глубинах
Песок, щебень, валуны
Отложение в океанах
Известняк, мел, диатомит
Отложение на суше
Каменный уголь, торф
Осаждение из растворов
На разных глубинах
Мрамор, сланец, гнейс
Из всех горных пород первичными являются магматические и разновидности осадочных – органогенные и хемогенные. Остальные представляют собой породы, возникшие в результате их преобразования.
Магматические породы
Классификация магматических пород учитывает химический состав и происхождение разновидностей. По химическому составу магматические породы делятся на группы в соответствии с содержанием кремнезема (SiO2), образуя непрерывный ряд от кислых (65-75% SiO2) гранитов до ультраосновных (45-55% SiO2) дунитов и их аналогов.
Вулканические породы образуются при различных типах извержений вулканов. При спокойном извержении из жерла вытекают раскаленные лавы, чаще всего основного состава (базальты). Кислая лава очень вязкая, закупоривает жерло, что приводит к взрыву и образованию туфов, состоящих из обломков кислых лав (липариты).
Интрузивные породы формируются из магмы в глубине планеты, где при постепенном застывании образуются тела разного состава, строения и размера. Некоторые из них через сотни миллионов лет оказываются на поверхности.
Дайковые или жильные породы – результат внедрения магмы по трещинам, не приведший к извержению. Застывание породы происходит на той глубине, куда смог подняться магматический материал. Состав зависит от температуры магмы и состава пород, куда она вторглась. Характерный признак – крупные кристаллы (порфировые вкрапленники) на мелкозернистом фоне.
Месторождения металлов (литий, бериллий, молибден, вольфрам, полиметаллы, железо, серебро) находят вблизи гранитных интрузивных тел. Вулканическое месторождение рения на острове Итуруп – уникальное и единственное. Вопрос в том, как его добывать. Соединения рения осаждаются из газов действующего вулкана.
Осадочные породы
Большинство горных пород планеты имеют осадочное происхождение.
Обломочные породы образуются при разрушении любых других пород. Процесс разрушения называется выветривание.
Органогенные породы состоят из остатков животных, чаще всего моллюсков (известняк, мел, диатомит), или растений (торф, каменный уголь). Возникновение нефти и газа до сих пор вызывает споры. Сегодня превалирует идея о том, что имеется 2 типа образования: одна группа формируется из остатков организмов, вторая – из мантийного материала, который просачивается вверх по разломам.
Хемогенные породы осаждаются из соленых озер при испарении воды. Наблюдаются отложения разнообразных солей – пищевая (галит), калийная (сильвинит), гипс, сода, селитра, глауберова соль и другие.
Кроме горючих и нерудных (соли, глина, песок, мел и другие) полезных ископаемых в обломочных породах добывают металлы. Для россыпей вдоль рек характерны золото, титан, цирконий, платина и не менее ценный ресурс – алмазы ювелирного качества. В захороненных древних песках содержатся урановые руды. В песчаниках и конгломератах концентрируются богатейшие залежи медных, урановых руд.
В пустынях, ледяных и тропических, где наблюдается дефицит воды, преобладает физическое выветривание под действием температур (высоких или низких) и сильных ветров. Ветры несут пыль или снег, которые работают как абразив. В обломках хорошо диагностируются исходные породы. Для лесной зоны характерно химическое выветривание, при котором растворы почвенных и минеральных кислот разрушают породу и минералы, ее составляющие. Исходная порода определяется с трудом. Существует классификация обломочных пород.
Источник
Что такое горные породы? Происхождение горных пород. Классы горных пород
В земле часто кроются разнообразной формы камни, которые как будто бы отполированные, отшлифованные или вырезанные кем-то. Правильной формы многогранники поражают блестящими гранями и гладкими плоскостями. Название им — кристаллы. Они довольно разнообразны по размерам и форме, одни могут быть метровой толщины, другие – узкими, острыми и маленькими. У преобладающего большинства минералов кристаллическое строение. Ну а что такое горные породы?
Горные породы и минералы
Горные породы — это совокупность минералов. Минерал – составная часть земной коры, природное химическое соединение. Для каждого характерна своя химическая формула, но объединяют их физические свойства: цвет, удельный вес, блеск, твердость. Минералы образуются в озерах, в пустынях, в болотах, в недрах земли, словом – везде.
Образовались горные породы и минералы много миллионов лет назад и сейчас являются составляющей земной поверхности. Большинство пород – твердые тела. Но можно их встретить и в газообразном (гелий, метан, углекислый газ) или жидком (ртуть, вода) состоянии. Обладают они различным строением и цветами. Происхождение горных пород может быть осадочным, магматическим и метаморфическим. Земные породы имеют свойство выветриваться и превращаться друг в друга.
Осадочные горные породы
Накапливаясь на поверхности земли на протяжении многих миллионов лет, сейчас они занимают около 75-ти% площади суши. Большинство из их объема (95%) создано в морских условиях. Периодичность осадконакопления отражается характерной для большинства осадочных пород слоистой текстурой. Динамика среды является первостепенным условием состояния слоистости. Так, в речном потоке возникает наклонная слоистость, а в стоячей воде – горизонтальная.
Осадочные горные породы отличаются пористостью. Этот текстурный признак может быть тонким, мелким, крупным и грубым. Существует определенная классификация осадочных пород, согласно которой выделяют пять групп.
Классификация осадочных пород
Первая группа – обломочные. Породы возникают в результате выветривания минералов или материнских пород, переносятся и откладываются в других участках. По степени цементации они могут быть уплотненными или рыхлыми. По минеральному составу грубообломочные осадочные породы делятся на полимиктовые и олигомиктовые, по форме обломков – угловатые и окатанные.
Коллоидно-осадочные породы образовываются в результате химического разложения и перехода веществ в коллоидальные состояния. Хемогенные – это выпадающие химическим путем из водных растворов осадки. Биохимические породы – результат химической реакции при участии микроорганизмов. Происхождение горных пород этой группы может быть биогенным или химическим. Последняя группа – органогенные осадочные породы. Их образование связано с участием живых организмов, в них содержатся остатки растений и животных в значительном количестве.
Магматические горные породы
Кристаллизация жидкой магмы, возникшей в результате частичного или полного плавления горных пород в верхней части мантии или нижней части земной коры, приводит к образованию горных пород магматического происхождения, которые составляют 65% земной коры.
Магма – это частично или полностью расплавленное вещество, обогащенный различными газами и парами воды расплав силикатного состава, образование которого связано с высокими температурами в недрах планеты. Различного рода геологические процессы провоцируют ее устремление к поверхности. Постепенно магма остывает по мере поднятия, минералы из расплава кристаллизируются и таким образом формируются магматические горные породы. Примеры минералов с наивысшей температурой плавления – это амфиболы, пироксены, оливин. Из-за высокого содержания магния и железа их еще называют мафическими или ферро-магниевыми.
Низкотемпературные минералы кристаллизируются следующими. К ним относятся сиалические или фельзические. Содержание кальция, калия, алюминия и кремния в них преобладает над содержанием марганца и железа. Процесс длится до полного превращения магмы в породу.
Классификация магматических пород
Исходная магма напрямую влияет на состав и свойства горных пород магматического происхождения. Так, ферро-магниевые минералы являются строительным материалом для темных пород, которые еще называются основными или мифическими (базальты). Фельзические минералы лежат в основе светлых образований, таких как кислые или сиалические породы (трахит).
Глубина отвердевания магмы определяет классификацию на три больших группы горных пород. Плутонические образовываются частично в нижней части земной коры, вулканические — в результате извержения магмы на поверхность и гипабиссальные – вследствие заполнения ею трещин существующих пород. Магматические породы делят на эффузивные и интрузивные. Первые образуются, когда магма выходит на поверхность, другие – в недрах земной коры.
Метаморфические горные породы
Говоря о том, что такое горные породы метаморфического происхождения, нужно определить, что такое метаморфизм. В данном случае речь идет о породах, которые под воздействием давления, температуры и флюидов изменили текстуру агрегатов зерен, размер или минеральный состав. К наиболее распространенным представителям этой группы относятся роговики, кварциты, мраморы, которые относятся к массивным породам, и гнейсы, сланцы полосчатой или сланцеватой текстуры. При динамическом или дислокационном метаморфизме возникают также катакластические породы (милониты, катаклазиты).
Исходя из состава, различают классы горных пород: метабазиты – производные магматических и основных осадочных пород, метапелиты – производные изверженных и кислых осадочных. Отдельно рассматривают карбонатные породы – карбонатные катаклазиты, кальцифиры, мраморы. Еще выделяют контактово-метаморфизованные и регионально-метаморфизованные горные породы. Примеры первых – это роговики, образованные за счет алюмосиликатных пород, мраморы – за счет известняков, наждаки – за счет бокситов.
Вулканогенно-осадочные породы
Породы этой группы состоят из осадочного и вулканического материала. Выделяют два класса: хемогенные и вулканогенно-обломочные. Из материала, который выносится парогазовыми струями, горячими источниками и извлекается при выщелачивании вулканических пород, что осаждаются на суше и в море, образовываются хемогенные породы. К самым известным представителям относятся яшма, фосфориты, некоторые руды марганца и железа, отложения серы.
В основе последних — пирокластический материал, который образовался вследствие дробления взрывами вулкана слагающих его горных пород и жидкой лавы. Сцементированные вулканогенно-обломочные породы имеют свою классификацию, основным критерием которой является количество вулканического материала. Так, выделяют пирокласто-осадочные породы, где преобладает осадочный компонент (туфоконгломераты, туфогравелиты, туфопесчаники), туффиты, которые содержат более 50% пирокластического материала, и вулканические туфы, полностью состоящие из него. По размеру обломков туффиты и туфы делят на: псефитовые, псаммитовые, алевритовые, пелитовые.
Физические свойства
Свойства горных пород важны для диагностики и отражают факторы их образования и изменения. Первое, на что обращается внимание – это цвет, хотя он больше важен для определения минералов. Для пород важна интенсивность окраски (промежуточная, светлая или темная). Преимущественно для сланцеватых и аморфных пород характерен блеск. Структура включает совокупность признаков породы, таких как: характер поверхности, размеры и форма кристаллических зерен, степень кристалличности породы.
Горные породы отличаются прочностью. Согласно этому признаку можно выделить прочно связанные (каменистые), слабо связанные (можно разломать руками) и рыхлые, которые растираются между пальцами. Горные породы еще характеризируются по таким признакам, как твердость, плотность и отдельность.
Использование в строительстве
С того момента, как человек научился обрабатывать камень для постройки жилья и для получения примитивного орудия, он уже столкнулся с тем, что такое горные породы. Природный камень, открывая все новые ценные свойства, человеку помогал на протяжении многих веков. Основой строительства постепенно стали песок, глина, туф, известняк. Сегодня используются такие материалы, как строительная керамика, бетон, цемент, стекло, которые являются переработанными горными породами (гравий, мергель, известняк, глина, пегматиты, кварциты, кварцевые пески).
Для украшения фасадов используют кварцит, мрамор, лабрадорит, габбро, гранит. Топливно-энергетические ресурсы человека основываются на горючих сланцах, торфе, угле, нефти. Некоторые горные породы нашли широкое применение в цветной металлургии (огнеупорная глина, известняки, доломиты).
Промышленность
Сложно представить себе жизнь без нефти, соли, угля, гранита, песка. Что такое горные породы для промышленности? Без них было бы невозможно обойтись. Пищевая и химическая отрасли, например, широко использует опоку, трепел, диатомит, каменную соль. В арсенал легкой и отрабатывающей промышленности входят кремнистые горные породы, известняки, глина, пемза. Наиболее важными агрономическими рудами являются калийные соли, глауконитовые породы, фосфориты.
Горные породы, благодаря своему разнообразию — это незаменимый помощник современного человека. Они нашли свое применение в повседневной жизни, в медицине, в ювелирном искусстве и других отраслях жизнедеятельности. Именно поэтому их называют полезными ископаемыми.
