Горные породы и минералы

Наружная твердая оболочка Земли называется литосферой или земной корой. Земная кора состоит из множества горных пород, которыми занимается наука геология. Геологами разработаны классификации минералов, горных пород и полезных ископаемых.

Особенности и характеристики

Минералом принято называть простое или сложное химическое соединение определенного состава и строения.

Полезные ископаемые - таблица
  • Минералы делятся на группы в зависимости от химического состава. Самые простые – самородные, состоящие из одного химического элемента. Это алмаз, графит, золото, серебро, медь, платина.
  • Минералы могут быть одного состава, но разного строения, иметь различные свойства. Например, алмаз и графит – это чистый углерод. У графита слоистое строение, чешуйки легко отслаиваются, поэтому он мягкий, оставляет следы на бумаге. Алмаз с плотной внутренней структурой – самый твёрдый природный минерал.
  • Некоторые минералы имеют разновидности. Кристаллический кварц может быть прозрачным, бесцветным (горный хрусталь), различных фиолетовых оттенков (аметист), черным (морион). Аморфный кварц называется халцедон, слоистый халцедон – агат, оникс. Обычный гипс образует кристаллы, волокнистый (селенит) как будто светится изнутри золотистым цветом, из мелкозернистого, матового (алебастр) в Древней Греции вырезали вазы.

Горная порода состоит из минералов, одного или нескольких. Самая известная горная порода, гранит, состоит из кварца, полевого шпата и слюды. В состав известняка, мела, мрамора входит один минерал – кальцит. Они отличаются способом формирования.

Образование горных пород

Разработана классификация горных пород, основанная на их происхождении.

Таблица: образование горных пород
Происхождение пород Место формирования Особенности образования Примеры пород

Магматические

Вулканические

На поверхности

Вытекание жидкой лавы

Эффузивные породы - базальт, липарит

Взрывной процесс

Туф

Интрузивные

На глубине

Гранит, диорит, габбро, дунит

Дайковые

На разных глубинах

Порфир, порфирит

Осадочные

Обломочные

На поверхности

Разрушение пород

Песок, щебень, валуны

Органогенные

Отложение в океанах

Известняк, мел, диатомит

Отложение на суше

Каменный уголь, торф

Хемогенные

Осаждение из растворов

Галит

Метаморфические

На разных глубинах

Мрамор, сланец, гнейс

Из всех горных пород первичными являются магматические и разновидности осадочных – органогенные и хемогенные. Остальные представляют собой породы, возникшие в результате их преобразования.

Магматические породы

Классификация магматических пород учитывает химический состав и происхождение разновидностей.
По химическому составу магматические породы делятся на группы в соответствии с содержанием кремнезема (SiO2), образуя непрерывный ряд от кислых (65-75% SiO2) гранитов до ультраосновных (45-55% SiO2) дунитов и их аналогов.

  • Вулканические породы образуются при различных типах извержений вулканов. При спокойном извержении из жерла вытекают раскаленные лавы, чаще всего основного состава (базальты). Кислая лава очень вязкая, закупоривает жерло, что приводит к взрыву и образованию туфов, состоящих из обломков кислых лав (липариты).
  • Интрузивные породы формируются из магмы в глубине планеты, где при постепенном застывании образуются тела разного состава, строения и размера. Некоторые из них через сотни миллионов лет оказываются на поверхности.
  • Дайковые или жильные породы – результат внедрения магмы по трещинам, не приведший к извержению. Застывание породы происходит на той глубине, куда смог подняться магматический материал. Состав зависит от температуры магмы и состава пород, куда она вторглась. Характерный признак – крупные кристаллы (порфировые вкрапленники) на мелкозернистом фоне.
  • Месторождения металлов (литий, бериллий, молибден, вольфрам, полиметаллы, железо, серебро) находят вблизи гранитных интрузивных тел. Вулканическое месторождение рения на острове Итуруп – уникальное и единственное. Вопрос в том, как его добывать. Соединения рения осаждаются из газов действующего вулкана.
Магматические горные породы

Осадочные породы

Большинство горных пород планеты имеют осадочное происхождение.

  • Обломочные породы образуются при разрушении любых других пород. Процесс разрушения называется выветривание.
  • Органогенные породы состоят из остатков животных, чаще всего моллюсков (известняк, мел, диатомит), или растений (торф, каменный уголь). Возникновение нефти и газа до сих пор вызывает споры. Сегодня превалирует идея о том, что имеется 2 типа образования: одна группа формируется из остатков организмов, вторая – из мантийного материала, который просачивается вверх по разломам.
  • Хемогенные породы осаждаются из соленых озер при испарении воды. Наблюдаются отложения разнообразных солей – пищевая (галит), калийная (сильвинит), гипс, сода, селитра, глауберова соль и другие.
  • Кроме горючих и нерудных (соли, глина, песок, мел и другие) полезных ископаемых в обломочных породах добывают металлы. Для россыпей вдоль рек характерны золото, титан, цирконий, платина и не менее ценный ресурс – алмазы ювелирного качества. В захороненных древних песках содержатся урановые руды. В песчаниках и конгломератах концентрируются богатейшие залежи медных, урановых руд.

В пустынях, ледяных и тропических, где наблюдается дефицит воды, преобладает физическое выветривание под действием температур (высоких или низких) и сильных ветров. Ветры несут пыль или снег, которые работают как абразив. В обломках хорошо диагностируются исходные породы.
Для лесной зоны характерно химическое выветривание, при котором растворы почвенных и минеральных кислот разрушают породу и минералы, ее составляющие. Исходная порода определяется с трудом.
Существует классификация обломочных пород.

Таблица: Классификация обломочных пород
Размер обломков, мм Форма обломков
Окатанные Неокатанные

> 100

валуны

глыбы

100-10

галька

щебень

10-1

гравий

дресва

1-0,1

песок

0,1-0,01 и менее

пыль, глина

Чем дальше от места разрушения перемещаются обломки, тем мельче и окатаннее они становятся. При цементации обломков получаются песчаник, галечник, брекчия.

Метаморфические породы

Термин «метаморфизм» произошел от греческого слова «метаморфоз», что означает изменение или превращение. Движущей силой изменений являются воздействие высокой температуры, высокого давления и горячих водных растворов.

  • При постепенном, медленном опускании пород вглубь Земли развиваются процессы регионального метаморфизма. Чем глубже погружаются пласты, тем выше температура и давление.
  • Процессы контактового метаморфизма происходят вокруг интрузивных тел при внедрении магмы. Породы обмениваются химическими соединениями, возникают новые минералы. Наиболее активный обмен характерен для контактов кислой магмы и известняков.
  • В зонах разломов наблюдается динамометаморфизм, когда породы дробятся и пропитываются перегретыми растворами, поднимающимися из глубин.
  • Для зон разломов и контактовых областей характерны уникальные месторождения железа, меди и полиметаллов.

На незначительной глубине из захороненных растительных остатков за миллионы лет образовался каменный уголь. Это метаморфизованная порода.
На значительной глубине возникают метаморфические породы – из известняка мрамор, из песчаника кварцит, из гранита гнейс, из глины сланец. Сюда относится самая ценная разновидность каменного угля антрацит.
При дальнейшем погружении порода плавится с образованием гранитной магмы. Так завершается самый длительный, геологический круговорот вещества в природе.