Горные породы - виды, определение возраста, месторождения, свойства, область применения | Mramormira.ru

  1. Виды горных пород
  2. Метасоматизм и метасоматические породы
  3. Определение возраста горных пород (окаменелостей)
  4. Месторождения
  5. Свойства и характеристики горных пород
  6. Применение горных пород
  7. Заключение

В нашей жизни мы постоянно сталкиваемся с камнями: они попадаются у нас на дороге, лежат на насыпях железнодорожных путей, из них строятся дома, здания производственных комбинатов, музеи и дворцы, прочие сооружения. Также с ними связан и наш быт: из этого материала возводятся лестницы и колонны, изготавливаются памятники, монументы, столешницы, подоконники, выполняется напольное покрытие и многое другое.

Что такое камни, знают все, но не все задумываются, откуда они появляются. Для геологов горная порода (ГП) – это природное вещество, состоящее из твердых кристаллов различных минералов, сплавленных в один твердый кусок. Минералы могут образовываться одновременно или в разное время, но самое важное здесь, что происходит этот процесс естественным путем, без участия человека.

Горные породы

1. Виды горных пород

Знания о видах минералов и горных пород ученики получают еще в школе, изучая географию, но многие взрослые быстро забывают о предметах, которые они проходили в пятом-шестом классе. Так вот, школьная программа утверждает, что ГП образуют твердый слой земли (кору), подразделяются на три основные категории:

  • магматические;
  • осадочные;
  • метаморфические.

1.1. Магматические

Магматические породы (МП) [1] чрезвычайно хорошо распространены в верхней части земной коры (составляют около 95%), имеют вулканический характер, образуются из расплавленного вещества. И нужно заметить, что это не только лава, извергаемая вулканами, но и такие горные образования как гранит, первоначально представляющий собой магму, затвердевающую глубоко под землей.

Гранит составляет большую часть всех континентов, а на морском дне формируется такая горная порода как базальт. Значительные залежи гранита встречаются на Гавайях, на северо-западе США, в Исландии. Гранитные породы могут быть очень старыми, считается, что возраст некоторых австралийских гранитов превышает четыре миллиарда лет. Хотя эти ГП в течение длительного времени подвержены геологическим изменениям, современной науке порой трудно определить, какой у них точный возраст.

Горные породы

Магматические породы имеют свою достаточно сложную классификацию, подразделяются на виды:

  • ультраосновные (с содержанием диоксид кремния SiO2 от 30 до 45 %);
  • основные (SiO2 от 45 до 52 %);
  • средние (SiO2 от 52 до 63 %);
  • кислые (SiO2 от63 до 78 %);
  • ультракислые (SiO2 свыше 78 %).

В свою очередь все эти МП могут быть плутоническими (интрузивными), вулканическими (экструзивными) и гипабиссальными, к тому же еще делятся на подотряды и серии. Например, в отряде кислых плутонических пород имеются нормальнощелочные, умереннощелочные, щелочные подотряды, нормальнощелочной подотряд при этом дробится на группы гранодиоритов (гранодиорит, тоналит), лейкогранитов (лейкогранит, лейкоплагиогранит) и гранитов (гранит, плагиогранит).

Всего в классе магматических пород насчитывается более 700 типов, известных человечеству, яркими представителями их являются диорит, андезит, гранит, порфир, габбро, риолит и базальт. Все камни могут иметь разную текстуру:

  • мелкозернистую (афанитовую);
  • крупнозернистую (фанеритовую);
  • порфировую (неравномерно зернистую);
  • пегматитовую, с кристаллами более 1 см в диаметре;
  • стекловидную, ярким примером которой является обсидан;
  • пирокластическую, не содержащую кристаллов, по внешнему виду напоминающую осадочные породы (например, туф).

Плутонические породы обычно имеют фанеритовую, порфировую и пегматитовую текстуру, а вулканические – стекловидную, афанитовую или пирокластическую структуру. Еще МП классифицируются по происхождению, минералогии, химическому составу и геометрии магматического тела.

1.2. Осадочные

Осадочные породы (ОП) образуются из размытых фрагментов других горных пород или даже из останков животных и растений. Эти фрагменты накапливаются в низинах (на дне озер, океанов, в пустынях), затем сжимаются под весом вышележащих материалов. Здесь ОП подразделяют на обломочные и необломочные породы, первые из них представляют собой минералы и части ГП, подвергающиеся процессу выветривания. Они бывают разными по диаметрам обломков, делятся на категории:

  • гравий, с осколками диаметром более 2 мм (цементированный осадок с угловатыми краями называется брекчией, с закругленными краями – конгломератом);
  • песок (от 0,063 до 2 мм), в зацементированном виде считается песчаником;
  • ил (от 0,004 до 0,063 мм), его подвидом является алевролит;
  • глина или глинистые сланцы (менее 0,004 миллиметра), зацементированная порода здесь именуется аргиллитом.

Горные породы

Многие ОП, например, щебень и гравий, определяются в России техническими условиями [2]. В составе пород недетритового происхождения выделяют камни с осадками химических веществ, в которых накапливаются отложения в результате процесса эрозии. Также ОП могут быть образованы при вмешательстве живых организмов, в этом случае они называются биохимическими горными породами. Подвиды этого типа камней – карбонаты (известняк и доломиты), и еще существуют органические породы, к группе которых относится кремнистые составы и уголь.

1.3. Метаморфические

Метаморфические породы (МТП) [3] создаются в результате преобразования других существующих типов ГП в процессе, называемом метаморфизмом. Исходное вещество (протолит) здесь подвергается воздействию давления около 1000 Бар и более, высокой температуры (обычно от 150 до 200 ºC), тем самым претерпевая глубокие химические и физические (структурные и минералогические) изменения. Структура и характер образования зависят от исходного материала, условий метаморфизма, а также временного отрезка происходящего процесса.

Горные породы

Тепло может исходить от близлежащей магмы или источника горячей воды, а также в результате субдукции (погружения блоков земной коры одного под другой). О МТП можно рассказывать долго, поэтому отметим только самые основные моменты:

  • они составляют большую часть земной коры и около 12 % поверхности суши;
  • могут образовываться в результате тектонических преобразований;
  • метаморфические процессы вызывают множественные изменения в горных породах (осадочных и магматических), включая увеличение плотности камня, переориентацию минеральных зерен, рост наиболее крупных кристаллов;
  • существует множество различных классификаций, по которым можно сгруппировать МТП, хотя чаще всего упоминаются две основные группы – породы со слоистой и неслоистой структурой;
  • различают несколько видов метафоризма – контактный, ударный, динамический, гидротермальный, региональный.

В природе насчитывается много представителей метаморфических пород, а наиболее из них известные обычному человеку: сланец, кварцит, тектонит, антрацит, мрамор, мыльный камень, карбонат талька. Также существуют так называемые сложные породы, образуемые, например, в результате метаморфических и магматических процессов, одним из таких видов является мигматит.

2. Метасоматизм и метасоматические породы

Помимо трех видов ГП, определенных как основные, существует также метасоматические горные породы (МГП), образуемые в результате воздействия метасоматизма. Чтобы понять, что это такое, следует объяснить, что метасоматизм – процесс, вызывающий химические изменения в породах под воздействием гидротермических и других жидкостей.

Различают три стадии образования МГП (метасоматитов): раннюю щелочную, кислотную и позднюю щелочную. Продуктами первой стадии являются магнезиальные и известковые скарны, второй – грейзены и вторичные кварциты, третьей – березиты и листвениты.

Горные породы

Метасоматиты бывают самыми разными, часто подвержены слабым изменениям, свидетельством которых является обесцвечивание, изменение расцветки или кристалличности минералов. Иногда можно найти геохимические свидетельства метасоматических изменений, им подвержены такие химэлементы как рубидий, стронций, барий или кальций, но выявить их можно, только сравнив измененные образцы с исходными породами.

3. Определение возраста горных пород (окаменелостей)

Чтобы узнать возраст ГП, ученые используют различные методы, в науке такое изучение называют стратиграфией. Несмотря на то что поверхность Земли кажется относительно стабильной, за свои 4,6 млрд лет она существенно изменилась:

  • континенты и океаны переместились на значительное расстояние;
  • горы подверглись эрозии;
  • поменялись холодные и теплые зоны.

Возраст породы или хронология геологических изменений определяются с использованием комплексов относительных и абсолютных методов, объединенных в такое понятие как геохронология.

3.1 Относительные методы

Относительная геохронология – период какого-либо события в истории Земли по сравнению с другим временным отрезком (соотношение старше-моложе), определяется по остаткам организмов и соотношению пород. Здесь используются принципы «изначальной горизонтальности» и «наложения», первый из них основан на предположении, что большая часть осадочных пород откладывается под действием силы тяжести в горизонтальных слоях. Второй пункт построен на версии, что самый старый слой будет находиться внизу, а все остальные последовательно располагаться сверху, и чем они новее, тем будут выше.

Горные породы

Также существует метод «изначальной боковой непрерывности» с утверждением, что тот или иной слой поверхности земной коры распространяется во всех направлениях, но где-то становится тоньше или полностью прерывается. Еще существует и палеонтологический способ определения, основанный на изучении эволюции животных организмов и растений, вычисляющий относительный возраст слоев по ископаемым останкам.

В этой геохронологии есть и другие пункты, но все они определяют только порядок отложений, то есть, событий в истории Земли (что произошло раньше или позже), когда они имели место быть. Для более точного определения образования породы существует абсолютная геохронология, она позволяет вычислять разницу временных отрезков, начиная от первых событий, заканчивая настоящим временем.

3.2 Абсолютная геохронология

В отличие от методов относительного определения методы абсолютного датирования обеспечивают хронологические оценки возраста геологических материалов и окаменелостей. Чтобы установить время образования той или иной породы, геологи чаще всего применяют принцип радиометрического или радиоизотопного датирования (РД), в котором берутся за основу данные о естественном радиоактивном распаде определенных элементов (например, калий и углерод).

В РД применяются разные техники, наиболее часто используемые методы датирования:

  • радиоуглеродное, учитывается количество углерода в органических остатках;
  • уран-свинцовое, основанное на измерении соотношений изотопов Pb-206 и Pb-207;
  • калий-аргоновое, определяющее даты метаморфических, магматических пород, а также зарождение слоев вулканического пепла;
  • уран-ториевое, используется для датировки пещерных образований, кораллов, карбонатов, скелетов и костей позвоночных животных.
Горные породы

Абсолютный геологический возраст относительно недавних событий может определяться с помощью термолюминесцентного или оптического датирования, по кольцам возрастных деревьев, по осадочным отложениям на дне различных водоемов (морей и глубоких озер). Существует еще и оптическое (люминесцентное) датирование, базирующееся на вычислении момента времени, когда минерал (кварц, алмаз, полевой шпат или кальцит) последний раз был отмечен на свету. Последняя методика позволяет вычислять возраст от несколько сотен до ста тысяч лет.

4. Месторождения

Области земной поверхности, где обнаруживаются скопления горных пород, называют месторождениями, в геологии – это ГП или почвы с однородными внутренними характеристиками, которые отличаются от соседних слоев. Классификация здесь может быть самая разная, например, в зависимости от вида происхождения, где различают месторождения:

  • эндогенные, связанные с магматическими процессами;
  • экзогенные, где полезные ископаемые образуются в результате механической, химической и биохимической дифференциации (осадочные породы);
  • метаморфогенные, с образованием пород под действием метаморфизма.
Горные породы

Промышленная добыча полезных ископаемых ведется с доисторических времен, а ее современные способы включают в себя разведку, анализ возможной прибыли рудника, саму добычу и рекультивацию земельных участков для других целей после ее прекращения. Но такая деятельность может оказывать отрицательное воздействие на окружающую среду, поэтому ряд стран в мире установили правила, направленные на снижение негативных влияний от горных работ.

5. Свойства и характеристики горных пород

При выборе ГП для производства рассматриваются различные свойства и характеристики материалов, от них зависит, как и в каком качестве они могут использоваться в промышленном производстве. Причем имеют значение как физические, так и химические свойства, приводится очень широкий диапазон значений, что объясняется многообразием минеральных элементов. Согласно классификации, обозначенной в физике ГП, основными группами здесь считаются свойства, зависящие от вида физического поля, среди них:

  • механические;
  • плотностные;
  • электрические;
  • радиационные;
  • волновые;
  • электрические;
  • магнитные.
Горные породы

Наиболее распространенные минералы в земной коре часто можно идентифицировать в полевых условиях, используя такие основные свойства как цвет, форма, плотность, пористость и твердость. Кроме того многие минералы обладают уникальными качествами – это радиоактивность, флуоресценция в черном свете или реакция на кислоту.

6. Применение горных пород

ГП в жизни человека применяются повсеместно, они выступают в качестве источника большинства всех имеющихся ресурсов: стройматериалов, топлива, металлов, технического и химического сырья. В отраслях народного хозяйства используются ГП самых разных видов:

  • гранит, пенза, туф, перлит, мрамор, песчаник и многие другие природные камни – в строительстве домов и прочих строений;
  • битум, щебень, гравий, бетон – в дорожном строительстве;
  • уголь, торф, горючий сланец – в топливной промышленности.

Из железных руд вырабатывают металлы, также в породах встречаются и редкоземельные элементы, драгметаллы – золото, платина, серебро. Из кварцевого песка получают стекло, а доломит является не только декоративно-облицовочным материалом, но еще встречается в составах линолеумов, мастик, герметиков, различных резинотехнических изделий.

Горные породы

7. Заключение

Горным породам отводится одна из самых главных ролей в истории Земли: если бы не было этих природных ресурсов, человечество вряд ли смогло возводить дома, вырабатывать электроэнергию и другое топливо, поддерживать промышленность и производство на должном уровне. Чтобы природные ресурсы не исчерпали себя, необходимо грамотно подходить к вопросу добычи горных пород и прочих полезных ископаемых.

Изучение характеристик и свойств горных пород, определение их возраста дает возможность человеку более рационально использовать природные ресурсы, грамотно их расходовать. Поэтому без геологии и таких ее разделов как петрология и стратиграфия не обойтись, заниматься этими науками необходимо.

Примечания:

  1. Магматические горные породы
  2. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ.
  3. Метаморфические горные породы

Горные породы окружают нас повсюду. Это и песок в песочнице, и стены дома, и декоративные изделия. Вообразить существование нашей цивилизации без них сложно.

Горные породы

Что такое горная порода

Горные породы – это массы из одного либо нескольких видов минеральных компонентов, органического вещества. Они сформированы природными процессами и слагают земную кору.

В широком смысле к горным породам причисляют также воду, жидкие углеводороды и газы.

Это предмет изучения нескольких наук: литологии, петрографии, петрофизики, геохимии, геодинамики.

Термин «горная порода» ввел в научный оборот в 1798 году русский химик и минералог Василий Севергин.

Разновидности

Наиболее популярна классификация минерального сырья по происхождению. Выделяют четыре класса горных пород.

Магматические

Формируются в результате остывания магмы. Состав и свойства зависят от температуры, давления, глубины извержения, минерального и химического состава расплава.

Магматические горные породы
Магматические горные породы

Магматические горные породы подразделяются на интрузивные и эффузивные:

  • Интрузивные. Формируются на глубине при замедленном остывании расплава.
  • Эффузивные. Застывают при выходе магмы на поверхность.

Разновидность интрузивных – гипабиссальные породы. Они образуются на меньшей глубине. Отличить от интрузивных позволяет неравномерно-зернистая текстура.

Магматическое сырье классифицируется как первичное.

Горные минералы

Представители группы: базальт, гранит (и его разновидность пегматит), лабрадорит, габбро.

базальт строительство
Базальт

Осадочные

Осадочные горные породы формируются на поверхности или очень малой глубине при низкой температуре и давлении.

Осадочные породы
Осадочные породы

Это результат нескольких процессов:

  1. Переформирование фрагментов более древних руд, в результате чего получаются обломочные породы.
  2. Концентрация продуктов жизнедеятельности биологических организмов.
  3. Осаждение из воды химических элементов и соединений.

Осадочный материал считается вторичным. Его отличает слоистость и залегание пластами.

Представители: торф, мел, кальцит, доломит, уголь, соль, гипс.

применение гипса
Применение гипса

Метаморфические, то есть измененные, руды создаются, когда осадочные и магматические изменяются под воздействием окружающей среды.

Если температура заставляет породу плавиться, говорят об ультраметаморфизме. Такой процесс уравнивает метаморфические горные породы с магматическими.

Представители: мрамор, кварцит, гнейс, глинистый сланец.

Сланец в интерьере
Сланец в интерьере

Метасоматические горные породы – итог взаимодействия с жидкостями. Вода, расплавы карбонатов, силикатов, других соединений проходят сквозь рудную толщу. Материнская руда остается твердой, но, насыщаясь, меняет химический состав.

Их легко отличить по зональности, создаваемой потоком. При этом каждая зона выглядит по-своему.

Представители: вторичные кварциты, березиты, гумбеиты, скарны, альбититы.

Скарн дальнегорский
Скарн дальнегорский

90% объема земной коры – это магматические, метасоматические и метаморфические горные породы. Однако осадочные (10% объема) охватывают три четверти поверхности планеты.

Возраст

Ученые и геологи определяют возраст горных минералов по двум шкалам.

Относительный

Возраст горных пород определяется относительно друг друга: какая моложе, какая старше.

Это выясняют стратиграфическим или палеонтологическим методами:

  • Стратиграфический метод предусматривает изучение взаимного расположения слоев. Но только если за миллионы лет движения из-за тектонических процессов не наблюдалось. То есть разрушения слоев не было, их последовательность сохранилась. В этом случае чем выше слой, тем моложе порода. В самых верхних слоях она самая молодая.
  • Маркер палеонтологического метода – ископаемые органические остатки. Установлено, что слои-ровесники содержат остатки одних и тех же видов растений или животных.

Оба метода берут за основу расположение слоев породы в земной коре.

Абсолютный

Точный возраст залежей выясняют по состоянию радиоактивных элементов в составе.

Степень распада радиоактивных элементов известна точно, у него постоянная скорость, на которую не влияют внешние катаклизмы. Это позволяет установить возраст горной породы с точностью до сотен лет.

Обычно используются уран-235 или 238, торий-232, углерод-14.

Выбор изотопа зависит от предполагаемого возраста породы:

  • Для материала моложе 50 тыс. лет (например, торфа) это изотоп углерода.
  • Изотопы урана, свинца, тория, калия, самария годятся для пород старше 3,5 млрд. лет.
  • Рубидий-стронциевый, уран-свинцовый материал применим к образцам возраста от ста млн. до пяти млрд. лет.

Для определения возраста рассчитывают отношение массы вновь образованного элемента к массе используемого радиоактивного изотопа.

Месторождения

Горные породы – основа земной коры, почти все их месторождения имеют промышленное значение.

Их классифицируют по нескольким признакам:

  • Вид сырья. Рудные, нерудные, горючие (углеводороды, сланцы, угли, торф), гидроминеральные (вода).
  • Геологическое строение. Простые, сложные, особо сложные. За основу взято состояние слоев, равномерность залегания.
  • Глубина залегания. В зависимости от нее сырье добывают открытым (карьер) или закрытым (шахта) способом.

Объемы добычи измеряются миллионами тонн, цена почти всегда устанавливается также за тонну. Исключение – радиоактивные, декоративные материалы. Например, каррарский мрамор.

Свойства и характеристики

Каждая горная порода наделена характеристиками и свойствами, которые создают ее уникальное описание. Среди основных – структура и текстура.

Структура создается зернистостью (форма и габариты зерен), кристалличностью, соотношением компонентов:

  • У магматических учитывается степень кристалличности.
  • Для осадочного материала актуальна форма кристаллов.
  • Метаморфические агломераты классифицируют по размеру зерен.
  • Метасоматические образования наделены гранобластовой структурой.

Текстура – это взаимное расположение и распределение компонентов в объеме:

  • У магматических бывает однородной либо неоднородной.
  • У осадочных различают характер поверхности и межслоевой.
  • Метаморфические горные образования представлены пятнистой, полосчатой, сланцевой, плойчатой, другими текстурами.
  • У метасоматических горных пород она наследуется от исходных компонентов или создается в виде ритмичных слоев.

Текстура отражает слоистость, пористость, массивность, цвета, оттенки породы.

Сферы применения

В отличие от драгоценных минералов, горные породы имеют, в первую очередь, утилитарное, прикладное значение. Но могут приносить и эстетическое наслаждение.

Хозяйственный комплекс

Промышленность, другие отрасли используют горные породы всех видов:

Без горных минералов не обходится пищевая, химическая отрасль, машино-, приборостроение.

Нашли применение даже алмазы. Рядовое сырье служит абразивом, элитный горный минерал превращается в бриллиант.

Его разновидность графит становится стержнями в карандашах и ядерных реакторах.

применение графита
Применение графита

Другие сферы

Достоянием истории стала античная скульптура из мрамора, греческий Парфенон, средневековые храмы.

Современными мастерами-камнерезами востребованы гранит, мрамор, яшмы, эстетические разновидности другого сырья. Из них изготавливают статуи, канделябры, настольные приборы, резные каминные полки, другие подобные изделия. А также эзотерический ассортимент, раскупаемый адептами эзотерики, магами, целителями.

Столешницы из мрамора
Столешницы из мрамора

Собиратели минералогических коллекций не упустят возможности приобрести даже рядовой экземпляр для полноты ассортимента.

Зачем нужно изучать свойства пород

Выявление свойств горных пород имеет практическое значение:

  • Малая пористость делает агломерат прочнее, плотнее. Он меньше уязвим перед влагой, но хуже проводит тепло, ток. Аналогична ситуация с зернистостью.
  • От упругости зависят акустические параметры.
  • Магнитные, электрические характеристики влияют на электромагнитные свойства.

При разработке месторождения учитывают объемы залежей плюс характер сырья: твердость, плотность, цельность, степень выветривания. Исходя из этого, подбирают технику, определяют количество, состав бригады, время на выполнение работ.

Точные физико-технические характеристики породы помогают разработать оптимальную технологию их использования.

Для строителей имеет значение массивность, прочность, истираемость породы. У декораторов в приоритете красота и возможность обработки.

Горные породы – классификация и виды

Поверхность Земли состоит из минералов, которые, в свою очередь, образуют различные горные породы. Они формируются при определенных условиях и, в зависимости от происхождения, обладают особенными, характерными свойствами. Горные породы залегают в земной коре – поверхностной оболочке нашей планеты и представляют большой интерес для человека в качестве минерального сырья.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории

Опыт работы учителем географии - 35 лет.

Классификация

Классифицировать горные породы можно по различным признакам, которые влияют на их состав и свойства.

В зависимости от количества минералов в составе различают два вида горных пород:

  • Простые (мономинеральные) – состоят только из одной разновидности минерала.
  • Сложные (полиминеральные) – состоят из нескольких различных минералов.

К основным критериям классификации горных пород относят химический и минеральный состав. Последний определяется процентным содержанием минералов в горных породах.

Разнообразие минералов не так уж и велико – в природе их насчитывается около 50. Однако химический состав гораздо более богатый, поскольку в породах можно отыскать почти все элементы из таблицы Менделеева. Это один из факторов, почему на земле так сильно почва отличается по составу.

Рис. 1. Минералы

Весьма распространенной является классификация горных пород по происхождению:

ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой
  • Магматические (изверженные) – горные породы, образованные при застывании магмы в недрах Земли или на ее поверхности.
  • Осадочные – породы, образованные при скоплении органики и неорганических веществ на поверхности земли или на дне водных бассейнов.
  • Метаморфические – горные породы, сформированные вследствие смещения горизонтальных слоев земной коры, а также под действием высокой температуры, давления и химически активных компонентов.

Магматические горные породы

Магматические породы или магматиты – древнейшие горные породы, образованные вследствие остывания и затвердевания расплавленной магмы, оказавшейся в верхних слоях земной коры или на поверхности земли.

В зависимости от того, в каких условиях происходил процесс остывания магмы, горные породы бывают интрузивными и эффузивными.

  • Интрузивные породы образуются при продолжительном и постепенном остывании магмы глубоко под землей, при условии высокой температуры и давления. В результате образуются очень плотные, массивные горные породы с кристаллическим строением, без каких либо пор или пустот. К интрузивным магматитам относится гранит, перидотит, диорит, сиенит.
  • Эффузивные породы формируются на поверхности земли или в самых верхних ее слоях, при иных термодинамических условиях. Остывание магмы происходит неравномерно, при гораздо более низкой температуре и атмосферном давлении.

Интрузивные и эффузивные породы возникают вследствие разломов в земной коре, когда в горах происходят вулканические извержения. При этом последние формируются из лавы – переходного состояния магмы, оказавшейся на поверхности земли.

Рис. 2. Вулканическая лава

В результате образуются породы аморфных типов, не кристаллического строения, в которых редкие кристаллы видны невооруженным глазом. Пористость и проницаемость – характерные черты эффузивных магматитов.

Осадочные горные породы

Осадочные породы являются самыми распространенными на нашей планете и занимают большую часть ее площади. На их формирование оказывает влияние целый набор факторов: солнечный свет, температурные колебания, вода, атмосферные осадки.

В результате горные породы начинают разрушаться, деформироваться, происходит перенос и последующее накопление их обломков. Со временем они уплотняются, оседают, приобретая уникальные черты и свойства.

В зависимости от особенностей протекания процесса осаждения выделяют следующие группы осадочных пород:

  • обломочные – образуются при механическом переносе частиц магматитов;
  • биохимические – результат совместного воздействия живых организмов и химических реагентов;
  • хемогенные – образуются при выпадении в осадок веществ из концентрированных растворов;
  • биогенные – формируются при разложении органики.

К наиболее распространенным осадочным породам относят полевой шпат, апатит, мел, известняк.

Рис. 3. Апатит

Метаморфические породы

Метаморфические или видоизмененные породы образуются в результате сложного физико-химического процесса. При этом на них влияет система термодинамических условий:

  • высочайшие температура и давление;
  • различные химически активные компоненты.

Без них процесс метаморфизма невозможен.

Подобному преобразованию могут подвергаться абсолютно все виды горных пород, независимо от их крепости и качества их кристаллического строения.

К метаморфитам относится мрамор, кварцит, глинистый сланец.

Что мы узнали?

Мы узнали, какие бывают разновидности горных пород, где можно встретить их, а также как они образуются и какие условия для этого необходимы. Формирование горных пород – процесс длительный и очень сложный, позволяющий получить большое количество самых разнообразных комбинаций.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда - пройдите тест.

    
  • Ислам Богатырёв

    10/10

  • Алия Умарова

    10/10

  • Александр Пантюхов

    10/10

  • Alla Alejnikova

    10/10

  • Сергей Тимофеев

    8/10

  • Азалия Бака

    10/10

  • Костя Медведев

    1/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 646.

Горные породы

Горные породы
обсудить на форуме

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

горные породы

Классификация

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.

Виды горных пород

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.

Магматические породы

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.

Одним из критериев разделения по данному принципу является содержание SiO2. В соответствии с этим выделяют кислые (>65% SiO2), средние (54 — 65%), основные (45 — 54%), ультраосновные (<45%).

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

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:

  • по размеру частиц: псефитовая (>2 мм), псаммитовая (0,1 — 2 мм), алевритовая (0,01 — 0,1 мм), пелитовая (

  • по наличию связи обломков между собой: рыхлые, сцементированные;

  • по форме обломков (псефитовой фракции): угловатые, окатанные.

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).

Хемогенные породы также классифицируют по размеру частиц: грубо- (>1 мм), крупно- (1 — 0,5 мм), средне- (0,5 — 0,1 мм), мелко- (0,1 — 0,05 мм), тонкозернистая (0,05 — 0,01 мм), пелитоморфная (от 0,01 мм).

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

Метаморфические породы

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.

Каньон

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.

Месторождение

Существует несколько классификаций месторождений.

Во-первых, их подразделяют по фазовому состоянию слагающих веществ на твердые (кристаллы, горные породы, минералы), газовые (гелий, углеводородные газы, неон, криптон, аргон), жидкие (углеводороды, воды).

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:

  • строительной: габбро, базальты, диабазы, андезиты, граниты, порфиры, липариты, обсидиан, пемза, перлит, туфы, а также большинство осадочных и метаморфических пород;

  • химической: базальты, андезиты, пемза, перлит;

  • приборостроении: базальты, пемза, перлит.

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

  • габбро: железо, титан, ванадий, никель, медь, сера;

  • пироксениты: железо, платина;

  • перидотиты: железо, платина;

  • дуниты: платина;

  • пегматиты: золото, олово и др.

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.

Заключение

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.

Добавить комментарий