Горные породы

Виды горных пород

Горные породы и их виды

Твердая оболочка планеты состоит из разнообразных по составу горных пород. Огромная их часть существуют уже миллионы лет, но могут возникать и новые породы.

Определение 1

Горные породы – это либо рыхлые, либо плотные массы, образующие земную кору и являющиеся источниками полезных ископаемых.

Как правило, горные породы состоят из различных минералов, но могут содержать и обломки других пород. Геологические процессы, происходящие как на поверхности, так и внутри земной коры, формируют их строение и состав.

По своему происхождению все горные породы делят на три основные группы:

  • Магматические;
  • Осадочные;
  • Метаморфические.

Магматические горные породы по-другому называют изверженными, потому что образовались они в результате затвердевания поднявшейся из глубин Земли магмы.

Самой распространенной магматической горной породой является гранит, который широко используется в качестве строительного материала. Не менее известные вулканические породы – базальт, пемза, вулканические туфы, порфиры, диабазы и др. Магматические породы могут быть интрузивными и экструзивными.

Готовые работы на аналогичную тему

  • Курсовая работа Виды горных пород 440 руб.
  • Реферат Виды горных пород 250 руб.
  • Контрольная работа Виды горных пород 210 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость Определение 2

Интрузивными называются те породы, когда магма охлаждается и затвердевает под землей.

Определение 3

Экструзивные породы – это те, когда магма, излившаяся из жерла вулкана, застывает на поверхности.

В верхней части земной коры широко распространены осадочные горные породы, составляющие большую часть её толщи. Образуются они только на поверхности и являются продуктом разрушения других горных пород и результатом жизнедеятельности организмов.

Образуются они по-разному и в зависимости от этого делятся на подвиды:

  • Обломочные – песок, глина, щебень, галька, гравий;
  • Химические – поваренная и калийная соли, ангидрид, кремнезем;
  • Органогенные – фосфориты, горючие ископаемые, известняки.

Метаморфические горные породы – это сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы и др.

Замечание 1

Образуются метаморфические породы в результате изменений магматических и осадочных пород под действием высоких температур и давления в глубинах Земли. Гранит, например, может преобразоваться в гнейс, глина – в глинистые сланцы, а известняк – в мрамор.

Состав горных пород

К основным в геологии относятся понятия «горная порода» и «минерал». Состав и свойства горных пород определяются составом и свойствами минералов, поэтому они все различны. Понятие «минералы» очень широкое и в природе их великое множество и каждый хранит историю своего образования.

Определение 4

Минералы – это основные элементы, из которых состоят горные породы.

Состоять горные породы могут из одного минерала или нескольких. Внешних отличительных признаков у них очень много – одни удивительно прозрачны, другие мутны, третьи совершенно не пропускают свет. Они имеют разную окраску, форму, одни очень твердые, а другие слишком мягкие. От химического состава и кристаллической структуры зависят свойства минералов.

Свои названия минералы получают:

  • По месту их первой находки;
  • По имени геологов или известных людей;
  • По своему химическому составу или физическим свойствам.

В естественных природных условиях распространяются минералы неодинаково, поэтому бывают:

  • Главные рудообразующие;
  • Главные породообразующие;
  • Второстепенные;
  • Акцессорные;
  • Не образующие больших скоплений;
  • Редко встречающиеся;
  • Единичные.

Отличаются минералы и своими механическими свойствами, исходя из которых, бывают:

  • Хрупкие (основная их часть);
  • Ковкие;
  • Негибкие;
  • Ломкие и гибкие.

От внутреннего строения минералов зависят их физические свойства, поэтому по своей плотности, которая напрямую связана с их составом, типом структуры они могут быть:

  • Легкие;
  • Средние;
  • Тяжелые;
  • Очень тяжелые.

Обладают минералы и оптическими свойствами – цветом, блеском, степенью прозрачности и светопреломлением. Минералы имеют широкое применение – около $15$ % известных сегодня минералов используется в промышленности, а поделочные и драгоценные камни применяются в ювелирном деле.

Выветривание горных пород

Определение 5

Выветривание или эрозия горных пород – это процесс их разрушения и изменения под влиянием температуры, химического и механического воздействия атмосферы, воды, микроорганизмов.

Выделяют несколько типов эрозии:

  • Физическая;
  • Химическая;
  • Биологическая.

Определение 6

Физическая эрозия или выветривание – это механическое разрушение горных пород, при котором химический состав образующих их минералов остается без изменения.

Разрушение горных пород протекает при большой разнице суточных и сезонных температур. С течением времени горная порода подвергается полному механическому разрушению, что в свою очередь благоприятствует химическому выветриванию.

Определение 7

Химическое выветривание – это уже химическое изменение горных пород и минералов, в результате чего образуются новые, более простые соединения.

Вода, углекислый газ и кислород выступают главными факторами этого типа выветривания и изменяют физическое состояние минералов, разрушая их кристаллическую решетку. В результате происходит обогащение породы новыми минералами и новыми свойствами – влагоёмкость, связность, способность к поглощению и др.

Определение 8

Биологическое выветривание – это химическое разрушение и изменение горных пород и минералов под влиянием организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Микроорганизмы, выделяя во внешнюю среду газ и различные кислоты, способствуют разрушению минералов и усиливают процесс выветривания. Растения, по сравнению с животными, влияют на горные породы сильнее. Устойчивость минералов и горных пород к эрозии неодинаковая. Легче подвергаются выветриванию пористые породы с большим содержанием минералов – это вулканические пеплы, слюда и др. Полевые шпаты, например, занимают промежуточное положение. Влияют на процессы выветривания и климатические условия местности. **

Горные породы

Горные породы

Горные породы представлены агрегатами различных минералов, органических веществ или обломков прочих пород. Они характеризуютсяотносительно постояннымминеральнымсоставоми специфическимвнутреннимстроением, определяемымтекстурными и структурными параметрами.

Подразделение горных пород осуществляется по нескольким принципам.

  • Во-первых, в качестве критерия используют происхождение. В соответствии с этим их разделяют на магматические, метаморфические, осадочные. Это наиболее известная классификация.
  • Во-вторых, породы дифференцируют на основе их свойств.
  • В-третьих, критериями являются особенности строения.
  • В-четвертых, породы классифицируют в соответствии с составом, как минеральным, так и химическим.
  • В-пятых, существуют практические классификации.

Кроме того, многие подразделения включают более узкие классификации, поэтому систематика пород весьма сложна.

Далее рассмотрены типы горных пород, выделяемые в соответствии с наиболее известной классификацией — по происхождению — с учетом некоторых более мелких подразделений.

Магматические породы

Такие породы называют также первичными. Их формирование происходит путем остывания магмы в разных термодинамических условиях коры планеты и ее поверхности, обусловленных совокупным воздействием температур и давления, а также минеральным и химическим составом расплава.

Породы данного типа имеют несколько собственных классификаций.

Так, по глубине формирования их подразделяют на интрузивные и эффузивные.

Интрузивные образуются в недрах при медленном остывании расплава. Обычно отличаются хорошей раскристаллизованностью. Они включают гипабиссальные (до 3 км), мезоабисссальные (3 — 10 км), абиссальные (от 10 км) варианты, дифференцируемые по глубине формирования. К тому же выделяют простые и сложные интрузивы. Первые образуются в ходе одного этапа внедрения магмы, а вторые являются результатом последовательного внедрения нескольких фаз. Причем во втором случае интрузивные тела могут включать несколько пород ввиду различного состава магмы разных этапов. Также учитывают соотношение складчатости и времени внедрения магмы. На основе данного критерия интрузивы дифференцируют на до-, со- и послескладчатые либо до-, син- и посторогенные соответственно. Наконец, для классифицирования интрузивных пород используют отношение к вмещающим толщам. По данному признаку выделяют согласные и несогласные тела (конкордатные и дискордатные соответственно).

Эффузивные породы формируются при изливании на поверхность магмы. Менее известен тип гипабиссальных пород. Они отличаются от интрузивных меньшей глубиной формирования и обычно неравномернозернистой структурой.

Следует отметить, что существуют магматические породы, формирующиеся осадочным механизмом. Это расслоенные основные интрузии, имеющие осадочные текстурные признаки. Они образуются путем гравитационного осаждения из расплава минералов.

Кроме того, существует несколько классификаций магматических пород по составу.

В другой классификации в качестве критерия используют содержание щелочей. Она подразумевает выделение щелочной, субщелочной, нормальной серий.

Осадочные породы

Осадочные породы образованы на поверхности планеты или вблизи нее в условиях малой температуры и давления. Их называют также вторичными ввиду того, что они представлены результатом переотложения продуктов разрушения ранее образованных прочих пород, выпадения химических элементов и соединений из воды и аккумуляции продуктов жизнедеятельности организмов. Данные тела характеризуются слоистостью и залеганием в виде пластов.

Осадочные породы классифицируют по способу формирования на механогенные (продукты механического разрушения, сохранившие наиболее устойчивые ассоциации минералов), хемогенные (образуются в результате осаждения из растворов), органогенные (также формируются путем осаждения, но органических веществ), смешанные ( переходные типы осадочных пород, формирующиеся в результате смешения материалов различного генезиса).

Нужно отметить, что механогенные породы называют также обломочными и терригенными. Первый термин, как было отмечено, отражает механизм формирования и переноса, второй — состав, третий — источник исходного материала (хотя такие породы образуются и в подводных условиях).

Механогенные породы классифицируют на основе их признаков:

Три названных классификации взаимосвязаны. Так, псефитовая фракция рыхлых пород включает глыбы, щебень, дресву (угловатые) и валуны, гальку, гравий (окатанные). Среди сцементированных пород им соответствуют брекчии (угловатые) и конгломераты (окатанные). Более мелкие фракции представлены песками (псаммитовая фракция) и алевритами (алевритовая) для рыхлых пород и песчаниками и алевролитами соответственно для сцементированных. Пелитовая фракция включает лишь окатанные частицы: глину (рыхлая) и аргиллит (сцементированная).

По составу осадочные породы подразделяют на глинистые, обломочные, глауконитовые, марганцевые, глиноземистые, железистые, фосфатные, кремнистые, соли, карбонатные, каустобиолиты и др.

Метаморфические породы (измененные) образуются из осадочных и магматических в результате их преобразования под воздействием давления, минерализованных растворов, температуры, раскаленных газов и т. д.

Выделяют отличающийся большей температурой ультраметаморфизм. Данный процесс приводит к стиранию грани между метаморфическими и магматическими породами. Это объясняется плавлением подвергшихся его влиянию пород и взаимодействием образовавшегося расплава с магмой.

Кроме того, существует неопределенность относительно типа мантийных пород. Прежде всего, это обусловлено неясностью исходного состояния самой мантии. К тому же при попадании туда пород из вышележащих слоев они в любом случае растворяются. Хотя по минералогии мантийные породы идентичны магматическим.

Метасоматические породы

Помимо названных типов, выделяют метасоматические породы. Метасоматизм (метасоматоз) – это процесс взаимодействия пород с фильтрующимися сквозь них жидкими фазами, представленными водными многокомпонентными растворами, карбонатными, силикатными и прочими расплавами. При этом породы сохраняют твердое состояние, а их химический состав изменяется ввиду замены растворенных ранее существовавших минералов отложениями новых минеральных фаз. Продукты метасоматизма называют метасоматитами или метасоматическими породами.

Помимо этого, существует промежуточный вид пород, совмещающий признаки осадочных и магматических — эффузивно-осадочные.

По количеству агрегатов горные породы классифицируют на мономинеральные, т. е. состоящие из зерен одного минерала, и полиминеральные, сформированные путем срастания большего количества минералов.

Возраст горных пород

Одна из основных задач геологических наук состоит в определении возраста пород. С этой целью применяют две группы методов: относительные и абсолютные.

Первые подразумевают определение возраста пород относительно друг друга. То есть таким способом выясняют, какие породы моложе, какие древнее. Данная группа включает два метода: стратиграфический и палеонтологический.

Оба они основаны на том, что в земной коре породы залегают слоями.

Стратиграфический метод подразумевает изучение их взаимного расположения. Если на протяжении геологической истории их последовательность не была нарушена тектоническими процессами, то самые верхние слои будут иметь наиболее молодой возраст.

В палеонтологическом методе используют ископаемые органические остатки. Он основан на обнаруженных Смитом закономерностях: слои одного возраста содержат остатки идентичных видов, органические остатки расположены в вертикальном направлении в определенном порядке.

Методы установления абсолютного возраста используют для выяснения точного возраста пород. Это осуществляют путём использования входящих в их состав радиоактивных элементов, которые подвергаются со временем распаду. Данный процесс протекает внутри породы постоянно и с одинаковой скоростью и никак не зависит от изменения внешней среды. Находящиеся в ней радиоактивные вещества распадаются природным путём на элементарные частицы. Точный возраст породы в сотнях, тысячах, десятках тысяч и миллионах лет определяется путем расчета отношения массы вновь образованного элемента к массе какого-либо используемого изотопа из ряда радиоактивных элементов (238U, 232Th, 235U, 87Sr, 40K, 3H, 14C).

Выбор конкретного изотопа из них определяется периодом его полураспада. Так,

чтобы рассчитать возраст молодых пород, применяют изотопа углерода 14С. С учетом его высокой скорости распада данный метод используют для древесины, торфа и т. д. в пределах 50 тыс. лет. Изотопы с длительным периодом полураспада (уран-свинцовый, свинец-свинцовый, торий-свинцовый, калий-аргоновый, самарий-неодимовый, рубидий стронциевый и др. методы) подходят для пород с диапазоном формирования более 3,5 млрд. лет. С применением рубидий-стронциевого и уран-свинцового методов выясняют возраст в пределе 100 млн. — 5 млрд. лет.

Свойства

Морфологические особенности пород объединены в текстуры и структуры.

Структура представлена совокупностью параметров строения пород, обусловленных формой и размерами зерен, кристалличностью, соотношением цемента и частей минеральных компонентов.

Магматические породы имеют три структуры, дифференцируемые по кристалличности:

  • полнокристаллическую (порода представлена полностью кристаллическими зернами без стекла);

  • неполнокристаллическую (включает и кристаллические зерна, и вулканическое стекло);

  • стекловатую (состоит из вулканического стекла).

По размеру кристаллических зерен выделяют явно и скрытокристаллическую (афанитовую) структуры. В первой минеральные зерна явно различимы, а во второй могут быть обнаружены микроскопом.

По абсолютному размеру кристаллов структуры подразделяют на крупно- (>5 мм), средне- (2 — 5 мм), мелкозернистую (2 — 0,5 мм).

По относительному их размеру — на равномерно и неравномернозернистые (зерна примерно одинакового или разного размера соответственно).

Структуры осадочных пород дифференцируют по форме кристаллов:

  • равномерно- и неравномернозернистая (на основе соотношения зерен по размеру);

  • оолитовая (зерна в виде мелких шаровых стяжений);

  • листоватая (листовато-слоистое сложение);

  • волокнистая или игольчатая (определяется величиной и формой слагающих минералов);

  • брекчиевидная (представлена сцементированными остроугольными обломками);

  • органогенная (включает криноидную, пелиципоидную, коралловую, смешанные, мшанковую, водорослевую, фораминиферовую и др. варианты).

На основе сохранности выделяют следующие осадочные структуры:

  • биоморфную (хорошо сохранившиеся органические остатки);

  • детритовую или детритусовую (обломки скелетов) (включает крупно- и мелкодетритовый варианты);

  • органогенно-обломочную (представлена окатанными близкими по размеру обломками раковин);

  • пелиморфную (характерна для осадочных пород смешанного происхождения).

Метаморфические породы имеют структуры, формирующиеся в результате твердой перекристаллизации (кристаллобластеза), поэтому они называются кристаллобластовыми. В соответствии с формой зерен их подразделяют на:

  • гранобластовую (изометрические зерна);

  • нематобластовую (длиннопризматические или игольчатые);

  • лепидобластовую (листоватые или чешуйчатые);

  • фибробластовую (волокнистые).

К тому же метаморфические структуры классифицируют по размеру зерен:

  • гомеобластовая (одинаковый размер);

  • порфиробластовая (крупные кристаллы среди преобладающих мелких);

  • гетеробластовая (разные размеры);

  • ситовидная (мелкие вростки минерала в кристаллах другого);

  • пойкилобластовая (мелкие минеральные вростки).

Текстура представлена совокупностью параметров, обусловленных взаимным расположением и распределением компонентов горных пород в объеме. Она отражает параметры облика, такие как слоистость, пористость, сланцеватость, массивность, расцветка.

Выделяют однородную и неоднородную магматические текстуры. Первая состоит в равномерном распределении минеральных компонентов без ориентировки. То есть в любой части состав породы и ее строение идентичны. Это свидетельствует о стабильных кристаллизационных условиях. Неоднородная текстура включает несколько видов:

  • такситовую (шлировая) (пятнистое распределение компонентов породы, отличия в составе и структуре);

  • флюидальную (потокообразное расположение компонентов стекловатых и полустекловатых пород);

  • пористую (пузыристая, пузырчатая) (наличие пустот от газов; включает губчатую, шлаковую и пемзовую разновидности);

  • миндалекаменную (пустоты заполнены новообразованиями минералов).

Для осадочных пород выделяют текстуры поверхности слоя и внутрислоевые.

Первые представлены:

  • рябью (формируется под действием воды и ветра), включающей эоловую рябь (ветровая небольшая, несимметричная рябь с небольшими колебаниями), рябь волнений (параллельная водная), течений (водная, похожа на эоловую, но с большей амплитудой);

  • знаками струй (извилистые желоба, образующиеся от стекающей приливной воды);

  • знаками прибоя (маленькие хребты наносного материала);

  • отпечатками кристаллов (полости от растворенных кристаллов солей);

  • отпечатками капель дождя и следами выхода газа (округлые углубления с приподнятыми краями и гладкие углубления с ровными краями соответственно);

  • трещинами высыхания (узкие желобки);

  • оставленными животными отпечатками (окаменелые органические остатки и следы их перемещения);

  • конкрециями и оолитами (неорганические включения);

  • стилолитами (извилистые зоны растворения).

К внутрислоевым текстурам относят:

  • массивную (беспорядочное расположение компонентов);

  • слоистую (чередование слоев нескольких разностей пород: горизонтальная (параллельная ориентировка плоскостей напластования и элементарных слоев) и косая (имеет многообразные формы));

  • флюидальную (подвергшийся механическому воздействию полувязкий осадок);

  • текстуру замещения (замещение одного минерала другим);

  • текстуру перекристаллизации и грануляции (включает брекчиевидную, обломочную, комковатую, игольчатую, волокнистую, радиальную, концентрическую).

Метаморфические породы имеют следующие текстуры:

  • сланцевую (представлена тонкими плитками и пластинами);

  • полосчатую (чередование полос, отличающихся минеральным составом, унаследованное от осадочных пород);

  • пятнистую (пятна различного состава и свойств);

  • массивную (без ориентировки);

  • плойчатую (образовавшиеся под давлением складки);

  • миндалекаменную (округлые или овальные включения в сланцеватой массе);

  • катакластическую (деформированные и раздробленные минералы).

Свойства пород обусовлены строением и составом и взаимосвязаны друг с другом. Так, повышение пористости ведет к снижению прочности, плотности, тепло-, электропроводности, диэлектрической, магнитной проницаемости, но при этом возрастает влагоемкость и водопроницаемость. Многие характеристики обусловлены минеральным составом ( теплоемкость, модуль объемного сжатия, коэффициент теплового расширения и др.). Прочность, тепло-, электропроводность, упругость зависят к тому же от строения.

Механические параметры определяются, прежде всего, прочностью связей частиц, тепловые и электрические — ориентировкой зерен и наличием проводящих непрерывных каналов. Кроме того, на многие свойства влияет ориентировка относительно слоистости: вдоль нее высше предел прочности при растяжении, электропроводность, модуль продольной упругости, теплопроводность, диэлектрическая проницаемость, в то время как предел прочности при сжатии лучше наоборот поперек слоистости.

Также большое значение имеет размер зерен. Мелкозернистые породы более прочные и упругие но характеризуются меньшими тепло- и электропроводностью. Впрочем, последнее характерно и для многих других пород. Лучшими в этом отношении являются малопористые варианты, включающие минералы-проводники. По магнитной восприимчивости большинство пород относятся к пара- и диамагнетикам. Упругие характеристики обуславливают акустические параметры, а магнитные и электрические — электромагнитные.

Помимо физических характеристик пород, используют и другие. Так, для строительной и отделочной сферы актуальна декоративность, под которой понимают эстетическую привлекательность, определяемую, прежде всего, окраской и текстурой.

Далее рассмотрено значение воздействия на породы факторов метаморфизма: температуры, радиоактивности, давления, магнитного и электрического полей, радиоактивности, газов, жидкостей. Так, насыщение водой скальных пород ведет к возрастанию упругости, электро- и теплопроводности, теплоемкости. Аналогичное воздействие на включающие легкорастворимые минералы и глинистые породы ухудшает их упругость и прочность. Воздействие давления ведет к деформации пород, уплотнению, росту площадь контакта зерен. Это обычно приводит к повышению прочности, электро- и теплопроводности. Термическое воздействие обычно сокращает упругость, теплопроводность, прочность и повышает пластичность, теплоемкость, диэлектрическую проницаемость, электропроводность. К тому же это приводит к появлению внутренних термонапряжений в результате разного теплового расширения зерен разных минералов. Вследствие этого на основе направления результирующих напряжений изменяются упругость и прочность.

Кроме того, термическое воздействие ведет к преобразованию кристаллической решетки путем полиморфных превращений. В результате образуются аномальные точки графика зависимости параметров от температуры. Наконец, под влиянием высокой температуры происходит спекание, дегидратация, плавление, возгонка некоторых минералов, что также ведет к изменению характеристик. Влияние электрических и магнитных полей вызывает соответствующую переориентировку (поляризация и намагничивание), электронное и ионное возбуждение. Так, вследствие повышения напряженности возрастают магнитная и диэлектрическая проницаемость.

Месторождения

Месторождениями называют естественные скопления минерального вещества в недрах либо на поверхности, сформированные в результате геологических процессов, и по количеству, горнотехническим условиям, качеству целесообразные для промышленной разработки.

Существует несколько классификаций месторождений.

Во-вторых, в качестве критерия классификации используют способы промышленного использования. На основе этого выделяют рудные (металлические), нерудные (неметаллические: химическое, металлургическое, агрономическое, строительное, техническое сырье), горючие (углеводороды, сланцы, угли, торф), гидроминеральные (воды).

В-третьих, месторождения классифицируют на основе сложности геологического строения.

  • 1 группа. Характеризуется простым строением, крупными, реже средними телами полезных ископаемых с устойчивыми мощностью и строением, выдержанным качеством и равномерным распределением целевых компонентов, залегающих со слабыми нарушениями либо без них.

  • 2 группа. Имеет сложное геологическое строение, нарушено залегающие крупные и средние тела с невыдержанным качеством и неравномерным распределением элементов либо неустойчивыми мощностью и строением. Также сюда входят месторождения простого строения, но со сложными условиями разработки.

  • 3 группа. Месторождения с особо сложным строением, сильно нарушено залегающими средними и мелкими телами изменчивой мощности и строения либо неравномерно распределенные и с невыдержанным качеством компонентов.

  • 4 группа. Имеют чрезвычайно нарушено залегающие средние или мелкие тела, которые характеризуются резкой изменчивостью строения и мощности, неравномерным качеством и прерывистым распределением компонентов.

Применение

Горные породы имеют повсеместное использование. Они являются основным источником большинства ресурсов: топлива, строительных материалов, металлов, химического, технического сырья и т. д. Кроме того, сами породы применяются во многих сферах:

Как было отмечено выше, многие породы являются рудами или содержат их:

К тому же некоторые элементы и сырье имеют осадочное происхождение (медь, золото и т. д.) метаморфические породы также могут содержать ценное сырье (уголь, битумы и др.).

Существует классификация пород в качестве объектов разработок. Она подразумевает их подразделение на: скальные, мягкие, плотные, разрушенные, полускальные, сыпучие, обладающие горно-технологическими параметрами.

Данные свойства представляют совокупность физических и горно-технологических параметров пород, обуславливающих их поведение при разработке месторождений. Это комплексные показатели, которые применяют для нормирования труда, расчета производительности агрегатов и т. д. Они включают абразивность, твердость, крепость, буримость, взрываемость.

Кроме того, существуют более детальные классификации, основанные на каком-либо конкретном горно-технологическом свойстве. Так, классификация по прочности, применяемая в строительной сфере, подразумевает подразделение пород на прочные, средней и низкой прочности. По плотности породы дифференцируют на легкие и тяжелые. Также существуют и прочие специфические строительные классификации, например, по степени истираемости и др.

Физико-технические характеристики пород обуславливают метод разработки их месторождений и служат источником данных для инженерной геологии и разведочной геофизики.

Наконец, законы изменения данных параметров пород под влиянием внешних факторов применяют для создания технологий их переработки.

Горные породы, являясь основными компонентами земной коры, представляют большой научный интерес как сами по себе, так и в качестве материала планеты и источника ресурсов. Так, их исследование позволяет определить свойства твердой оболочки Земли, ее строение, установить геологическую историю. К тому же породы весьма практически значимы, так как являются основным источником большинства используемых человечеством ресурсов.

На протяжении жизни человек неоднократно сталкивается с понятием «горная порода». Этот природный ресурс повсеместно используется в различных сферах жизнедеятельности. Многие объекты инфраструктуры, механизмы и машины были созданы для того, чтобы добыть из недр земли необходимые минералы. Однако, повсеместно встречая разные породы, не каждый человек знает, что они собой представляют, как образуются и где применяются.

Что такое горная порода?

Горной породой называется совокупность различных минералов и органических веществ или сосредоточение одного из них, образующиеся в результате естественных природных процессов. Минералы представляют собой твердые образования с определенным химическим составом и физическими характеристиками. Они имеют (или имели в определенный период своего существования) кристаллическую решетку.

Горные породы чаще всего состоят из множества различных камней. Они имеют название «полиминеральные». Если природный ресурс состоит из одного вещества, его называют мономинеральным. Совокупность каменных слоев является одной из составляющих земной коры. В зависимости от состава могут иметь высокую прочность и твердость, быть мягкими, рыхлыми. Некоторые из них находят на поверхности земли, однако многие ценные камни залегают глубоко.

Разновидности горных пород, их описание

Породы классифицируют по различным признакам: по глубине залегания, форме минералов, расположению составляющих относительно друг друга, структуре. Однако самым популярным критерием разделения их на виды является способ образования. В зависимости от происхождения выделяют магматические, метаморфические и осадочные разновидности. Рассмотрим особенности каждой из них.

Горные породы магматического типа

Магматические породы – это полезные ископаемые, которые образуются в результате застывания магмы. Магматиты бывают 2-х подвидов:

  • Интрузивные (названы также глубинными). Появляются при длительном остывании горячих потоков глубоко под землей. При этом на магму оказывается давление земли. В результате образуются очень плотные и крупные кристаллические массивы, не имеющие пустот и пор.
  • Эффузивные, или излившиеся. Появляются в верхних слоях земной поверхности или на поверхности земли при извержении вулканической лавы. Формирование происходит под действием давления атмосферы и при более низких температурных показателях. Основная особенность таких образований – наличие пор и трещин, поскольку магма остывает неравномерно и достаточно быстро. Эффузивные породы, как правило, хрупкие.

Магма преимущественно состоит из кремнезема, поэтому образует кремнистые минералы, примеры которых представлены на фото.

При прохождении сквозь толщу земли горячая смесь соединяется с другими веществами, формируя различные по свойствам и составу минералы. В зависимости от количества кремния в магме магматические образования можно отнести к нескольким подвидам:

  • Кислые. В них кремнезема более 65%. Также породы могут содержать калий и натрий при небольшом количестве железа, магния и кальция.
  • Средние. Содержат от 54 до 65% диоксида кремния. Помимо кремния в состав будут входить алюминий и кальций. Магния и железа содержится очень мало.
  • Основные, в которых на оксид кремния приходится 45–54%.
  • Ультраосновные. Кремнезем занимает менее 44%. При этом в них находится много железа и магния.

Магматиты формируются непрерывно в местах, где активизируются вулканы и происходит горообразование. Глубинные магматические породы образуются на протяжении сотен лет.

Метаморфические минералы

Метаморфические минералы формируются из других разновидностей пород под влиянием различных природных физических и химических процессов: нагревания, давления, химически-активных веществ. В результате воздействия тех или иных факторов минералы распадаются на составляющие и соединяются в другие образования.

При незначительном влиянии породообразующих процессов можно определить, какой камень был первичным. Однако в большинстве случаев нельзя точно выявить, какие минералы лежат в основе формирования нового полезного ископаемого. В зависимости от условий образования метаморфические ископаемые относятся к одному из подвидов:

  • Региональные. Образуются, когда на камни оказывают действие высокое давление и температура. Такие процессы происходят при соприкосновении литосферных плит. Несколько слоев камней соприкасаются, изгибаются, проникают друг в друга. По мере проталкивания вглубь земной коры минералы нагреваются, и появляются новые кристаллы.
  • Гидротермальные. Метаморфизм происходит в природе при участии подземных термальных вод. Горячий источник нагревает вещества, с которыми контактирует. При этом проходят химические реакции, инициирующие формирование новых соединений.
  • Контактовые. Образуются при нагревании глубинных слоев земной коры магматической массой. Их обнаруживают вблизи интрузивных магматитов. Характерные особенности таких пород – высокая прочность и образование отдельных единиц минералов в форме кристаллов.

Осадочные породы образуются при воздействии на минеральные образования воды, ветра, солнечного света, колебаний температуры. Эта разновидность является наиболее распространенной. Она занимает более 80% земной поверхности. Под влиянием внешних факторов различные камни разрушаются, их части переносятся потоками воздуха на другие места, оседают в водоемах.

Существует несколько подвидов:

  • Обломочные. Формируются при раскалывании магматитов и переносе их частей на другие территории.
  • Биохимические. Образуются при соединении органических и неорганических веществ.
  • Хемогенные. Получаются при выпадении в осадок частиц концентрированных растворов. Отложения часто обнаруживают на территории высохших водоемов.
  • Биогенные. Формируются при разложении и окостенении остатков животных и растений.

Данный вид имеет различные размеры и структуру. Встречаются большие камни или мелкие кристаллы, прочные и хрупкие образования. Биогенные и биохимические подвиды образуют различные горючие вещества, представленные на фотографии.

Формируются длительное время. Процесс проходит в несколько стадий:

  1. разрушение первичного минерального конгломерата или биологического материала;
  2. перемещение обломков;
  3. накопление различных минералов;
  4. оседание и уплотнение.

Какими свойствами обладают горные породы?

Знание свойств природных ископаемых позволяет разделить их на группы и разновидности, определить, как их использовать. Характеристики пород делят на 2 категории: химические и физические. Химическими называют те, которые проявляются в результате химических реакций или влияют на их течение.

К ним относят:

  • перечень веществ, входящих в состав минералов;
  • способность взаимодействовать с кислотами и щелочами;
  • скорость разложения;
  • вид кристаллической решетки.

Химические свойства невозможно определить по внешним признакам. Исследования веществ проводятся в специальных лабораториях. Физические характеристики зависят от состава и структуры камня. В таблице приведено описание основных свойств.

Свойства Описание Варианты характеристик
Цвет Определяется по внешнему виду. Породы принимают тот окрас, который имеют входящие в него минералы.
  • одноцветные;
  • преобладание одной расцветки с разноцветными вкраплениями;
  • многоцветные.
Прозрачность Горные породы непрозрачны, поскольку состоят из разных составляющих. Однако прозрачностью могут обладать входящие в них кристаллы.
  • прозрачные;
  • полупрозрачные;
  • дымчатые или мутные;
  • непрозрачные;
  • матовые.
Блеск Отражательная способность минерала.
  • без блеска;
  • стеклянный;
  • металлический;
  • полуметаллический;
  • восковой;
  • жирный;
  • шелковистый;
  • перламутровый;
  • алмазный.
Магнитность Зависит от наличия неспаренных электронов.
  • диамагнитные;
  • парамагнитные;
  • ферромагнитные;
  • антиферомагнитные.
Радиоактивность Способность поглощать и выделять радиацию. Определяется в зависимости от интенсивности излучения.
Механические Устойчивость к внешнему воздействию.
  • хрупкие;
  • ломкие;
  • ковкие;
  • негибкие.
Твердость Обуславливается плотностью кристаллической решетки. Для определения твердости отдельных минералов используется шкала Мооса. Оценивается от 1 до 10. Тальк – 1 балл, алмаз – 10 баллов.
Плотность Определяет вес экземпляров.
  • легкие;
  • средние;
  • тяжелые;
  • очень тяжелые.
Теплопроводность Также есть у отдельных минералов или мономинеральных ископаемых.
  • высокая;
  • средняя;
  • низкая.

Минералы, входящие в состав породы, также характеризуют по другим признакам. К ним относят:

  • цвет черты;
  • варианты излома;
  • спайность;
  • электропроводность;
  • температуры кипения и плавления.

Области применения минералов

Минералы применяются в различных сферах человеческой деятельности. Область применения зависит от состава и других характеристик. Многие экземпляры используют в чистом виде, из некоторых выделяют другие химические элементы.

Сферы применения минералов:

  • Ювелирное дело. Ювелиры подразделяют ископаемые на поделочные, ювелирно-поделочные, ювелирные, драгоценные и полудрагоценные. Из камней делают различные украшения и сувениры. Ими украшают предметы быта. Для получения необходимых экземпляров минералы подвергают огранке. На фото представлены ограненные камни.

  • Строительство. Породы могут быть самостоятельным строительным и облицовочным материалом или служить для их производства.
  • Изготовление абразивных и антиабразивных материалов.
  • Радиоэлектронная промышленность. Особую популярность в этой сфере имеют кварцевые породы.
  • Производство посуды и керамических изделий.
  • Медицинская промышленность. Например, тальк применяют при изготовлении перчаток.
  • Производство оптики.
  • Химическая и металлургическая промышленность. В этих сферах чаще всего используют вещества, полученные при переработке природных минералов.

Список самых распространенных горных пород, используемых человеком

Горные породы в зависимости от состава, способа образования, химических характеристик и структуры делят на классы и группы, в которые входят отдельные минералы. Описать все горные породы сложно. В некоторые классы входят от нескольких десятков до сотни различных элементов.

В таблице приведен список наиболее популярных и распространенных природных ископаемых.

Класс Общая характеристика Группа Наименование
Силикаты Содержат кремний и соли кремниевых кислот. Полевые шпаты
  • альбит;
  • андезин;
  • ортоклаз.
Слюды
  • мусковит;
  • биотит.
Глинистые
  • каолинит;
  • хлорит.
Тальковые
  • тальк
Хризотил
  • асбест;
  • амфиболовый асбест.
Карбонаты Это минералы, имеющие в составе соли угольной кислоты. Кальцит
  • исландский шпат;
  • оникс;
  • мрамор.
Основные
  • малахит;
  • сода.
Окислы Встречаются во всех видах горных пород. Содержат оксиды различных веществ. Кварц
  • горный хрусталь;
  • аметист;
  • цитрин.
Халцедон
  • сапфирин;
  • сердолик.
Гидроокислы Осадочные породы. Лимонит
  • бурый железняк
Опал
  • огненный;
  • черный;
  • хризопал.
Сульфиды Соединения металлов с серой и неметаллами. Пирит
  • пирит;
  • сперрилит.
Сульфаты Соли серной кислоты. Гипс
  • селенит;
  • алебастр.

Многие горные породы состоят из элементов, относящихся к разным группам ископаемых. Наиболее интересные из них:

  • Гранит. Содержит слюду, кварц и полевые шпаты. На фото можно увидеть разные виды гранита.
  • Песчаник. Образуется из обломков различных пород, которые сцементированы различными минералами.
  • Сланец. Характеризуются слоистой структурой, образованной при спрессовывании нескольких горных пород.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *