Что такое горная порода и минералы? определение, виды, состав и отличие. виды горных пород

Образование горных пород

Разработана классификация горных пород, основанная на их происхождении.

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

Магматические породы

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

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

Осадочные породы

Большинство горных пород планеты имеют осадочное происхождение.

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

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

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

Магматические

Магматические горные породы — это получившиеся из застывшей лавы вещества. При переходе лавы из жидкого состояния в твердое происходит ее кристаллизация. Породы именно такой классификации играют самую значительную роль в составе земной коры планеты. Ярким примером магматического объекта является гранит.

Глубина

В свою очередь, все породы магматического типа состоят из 3 групп, которые характеризуются по глубине, на которой они возникли:

1. Плутонические. В данную группу входят горные образования, которые застыли на большой глубине.
2. Гипабиссальные. Среди числа таких пород находятся обломки или другие разновидности горных материалов, которые кристаллизовались на относительно небольшой глубине.
3. Вулканические. Эта группа делится на два класса:
   • Застывшие непосредственно в кратере вулкана. Они носят название вулканитов.
   • Застывшие на склонах вулкана или у его подножия. Такие обломки называются субвулканитами.

Кристаллизация

По степени кристаллизации магматические породы делятся на:

• Полную
• Неполную
• Скрытую

Вот какая существует градация по этому критерию:

• Породы плутонического типа являются полнокристаллическими, потому что образовывались очень глубоко — 5-9 км.
• Породы гипабиссальные имеют кристаллизацию скрытого типа. В редких случаях они имеют неполнокристаллическое строение.
• Горные породы вулканического происхождения в большинстве случаев обладают неполнокристаллической структурой.

Рис. 2. Классификации осадочных пород

Минералогия

Другой характеристикой, которая позволяет охарактеризовать магматические породы, являются минералогические свойства. Они разделены на несколько классов и подгрупп. Главным их отличием является отношение кремнезема и щелочных металлов.
Выделяют такие группы:

• Субщелочные
• Низкощелочные
• Щелочные
• Нормальные

Для более конкретного рассмотрения магматических пород необходимо обратиться за помощью к специальной таблице классификаций, которая составлена по стандартам Международного союза геологических наук. Лучше понять классификацию поможет следующий рисунок (рис.3).

Виды магматических пород

Вид магматических пород выводится при помощи модально-минерального состава горной породы. В связи с этим, выделяют две диаграммы, которые могут описать объект по данному критерию:

1. Диаграмма QAPF. В нее входят все породы, которые обладают минералами темного цвета с процентным содержанием не менее 90 и высокой кристалличностью. В частности, это породы гипабиссального и абиссального типа.
2. Диаграмма TAS. В нее входят все остальные породы магматического происхождения.

Рис. 3. Образование магматических пород

Формы залегания горных пород магматического происхождения

Во время процесса, когда вышедшая на поверхность магма начинает “врываться” в структуру пород, составляющих земную кору, происходит, так называемая, интрузивность.Если учесть их отношение и степень вместимости, тогда можно выделить следующие группы:

• Согласные. Они характеризуются тем, что внедряются между отдельными пластами вмещающих пород. От того, какой структурой обладают эти пласты, зависит форма образующегося материала.
• Несогласные. Характерными особенностями таких тел является прорыв между пластами и форма, которая никак не зависит от структуры этих пластов.

Химический состав

Химический состав пород магматического происхождения очень разнообразен. Большую его часть составляют оксиды железа, алюминия, кремния, магния, кальция, натрия и калия.

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-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.

Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются обычно на большой глубине, где преобладают высокие температуры и давление. Они кристаллизуются из очень горячих природных расплавов (из магмы) с характерным силикатным составом. На долю полевых шпатов в них в среднем приходится около 60%, кварца — около 12%, пироксена — около 12%. Глубинным магматическим породам присуще равномерное распределение зерен минералов. Магматические породы делят на две большие подгруппы: интрузивные (граниты, диориты, габбро) и эффузивные, т. е. вулканические (базальты, андезиты, липариты, дациты). Кроме того, по химическому составу условно выделяют кислые, основные и ультраосновные магматические породы. К кислым относятся породы, содержащие в среднем 64 — 78% кремнезема (Si02): граниты, дациты, грано-диориты. Основные породы в среднем содержат 44 — 53% кремнезема: габбро, базальты, пироксениты и др. Ультраосновные породы содержат 30 — 44% кремнезема: дуниты, периотиты и др.

Граниты (от лат. granulum — зернышко) возникают при кристаллизации магмы на глубине более 2 км. Внешне граниты — среднезернистые или крупнозернистые породы, имеющие светлую (розовую, красную, серую) окраску. Цвет гранитов во многом зависит от содержания калиевого полевого шпата. В этих породах преобладающими являются кварц (30 — 35%), полевой шпат (50 — 60%), плагиоклаз (10 — 15%). Акцессорных минералов бывает очень много: апатит, циркон, сфен, монацит, турмалин, биотит, магнетит и др. Насчитывается более двух десятков разновидностей гранитных пород. Среди них есть гигантозернистые пегматиты и мелкозернистые аляскиты. В зависимости от химического состава граниты могут быть плагиоклазовыми или щелочными. Плотность гранитов колеблется от 2,58 до 2,81 г/см3. Граниты различаются по своей форме, происхождению и глубине образования. Удалось выяснить, что часть магматических расплавов, образовавших граниты, залегала на глубине 15 — 20 км, при этом были отмечены следы поднятия гранитной магмы со скоростью примерно 100 — 150 см в год. Мощности гранитных тел достигают 6 — 8 км.

Гранит — прочная горная порода с красивым рисунком расположения кристаллов. Когда хотят сказать о чем-то очень прочном, говорят «крепкий, как гранит». Действительно, из гранита делают фундаменты, опоры мостов. Гранитной брусчаткой выложены улицы. Нижние этажи городских зданий часто облицовывают этим камнем. Гранит может противостоять ветру, дождю и снегу. Это объясняется особенностями его кристаллического строения, а внешний облик зависит от размеров породообразующих минералов и их цвета. Как правило, цвет гранита — это цвет его основного компонента — калиевого полевого шпата. Особой разновидностью гранитов являются пегматиты — крупно- и гигантозернистые магматические породы. Из-за роста кристаллов кварца, проникающих сквозь полевые шпаты, пегматиты имеют вид «клинописи» на камне. Отсюда и такие названия, как «письменный гранит», «еврейский камень» и др. Из пегматитов добывают слюду, полевой шпат, драгоценные камни.

Гранит, как и всякая другая порода, может разрушаться на открытом воздухе, но происходит это медленно и едва заметно. Исторический опыт использования полированных плит гранита, которые подвергались воздействию резких колебаний температуры и атмосферных осадков, показал, что поверхность плит может начать изменяться только через 200 — 250 лет. Однако в современном мире выхлопные газы автомобилей, кислотные дожди и заводской дым существенно ускоряют процесс разрушения гранитов.

Магматические расплавы иногда прорываются по трещинам на поверхность, изливаясь в виде вулканических потоков. Излившиеся (эффузивные) потоки отличаются неравномерной кристалличностью, а отдельные минералы заключены в пористую или стекловидную массу. Кристаллы в ней практически не видны. К таким горным породам относят базальты, которые по своему химическому составу являются основными породами (их плотность составляет 2,85 г/см3), и липариты — кислые породы с плотностью 2,59 г/см3. Базальтовый расплав бывает сильно насыщен газами. Попадая на поверхность Земли, газы улетучиваются, оставляя поры, в результате чего порода становится ноздреватой. Иногда газов настолько много, что образующаяся горная порода (пемза) становится легче воды.

Корелла

Весьма популярные у любителей благодаря своей неприхотливости и способности к обучению речи попугайчики. В естественных условиях они обитают на территории Австралии. Основной их окрас тёмно-серый. Щёки лоб и хохолок жёлтые. Именно хохолок с его длинными перьями выделяет красоту кореллы среди прочих попугайчиков. Вес их достигает 100 грамм, а длина 33 сантиметров.

Для корелл характерны мутации. Поэтому многие птицы имеют окрас, отличный от основного. Особенно привлекательно смотрятся жемчужные кореллы.

Коралловый

Жемчужные, по другому перловые кореллы характерны привлекательным рисунком на крыльях и спине. Он образуется за счёт светлых пятен. Именно эти разноразмерные пятна образуют причудливую композицию, столь любимую многими ценителями попугайчиков.

Метаморфические

Обычно деление на классы достаточно условно. Так, метаморфическими могут именоваться и осадочные, и магматические минералы. Их трансформация проходила с различной степенью интенсивности.

Начальную породу легко определить, если скорость была небольшой. Высокая же делает такое исследование невозможным. У минералов изменяются и текстура, и состав. По этому признаку метаморфические подвиды подразделяют на сланцевые и несланцевые.

По условиям образования выделяют региональную, гидротермальную и контактовую группы. К первому типу относят гнейсы. Эти гигантские валуны подвергались внешним воздействиям, к примеру, температурным, давлению.

При помощи термоисточников происходит образование гидротермальных минералов. При контактировании с обогащенным ионами кипятком начинается химическая реакция. В итоге изменяется породный состав. Примером подобной трансформации служат кварцит и джеспилит. Нередко они формируются известняками.

В случае контактового способа магматические интрузивные массы действуют на минералы повышением температуры и химически.

Доступные способы

Мало что изменилось с древних времен, вот и различные способы добычи драгоценных камней претерпели мало изменений. До сих пор, как и раньше, шахты роют с помощью лопат, а все, что добыли, поднимают на сортировку в корзинках на канатах. Чаще всего начало работы прииска происходит около рек, там можно обмыть породу. В результате промывки чаще всего находятся самоцветы, но всего лишь пара на корзинку, а снова весь процесс сначала. Находки вот таких искателей продаются на аукционах или местных территориальных рынках. А уже купленные камни обрабатывают ювелиры и сдают в крупные или не очень магазины. Вот так вот проходит добыча драгоценных камней в мире частниками.

Самыми ценными на мировом рынке считают самоцветы без каких-либо примесей. Но определить, чист ли камень, может только специалист, именно он проводит предварительную обработку драгоценностей и металлов. Каждый ювелир должен быть настоящим профессионалом, он должен знать все свойства камней и минералов, нужно это для того, чтобы распознать подделку.

ЛИСТВЕННЫЕ ПОРОДЫ ДЕРЕВЬЕВ (кольцесосудистые)

Дуб. Древесина прочная, плотная, имеет выразительную текстуру, усыхает средне, мало растрескивается и коробится, практически не подвержени гниению. Выдержанный долгое время в воде дуб приобретает черный цвет и становится очень твердым. Из мореной древесины дуба в прошлом делали дорогую мебель. Дуб легко поддается крашению и тонированию в протравах, отделке мастиками. Обработка дубовой древесины требует большой силы и отлично заточенного инструмента. Дуб широко применяется для резьбы, точения, облицовывания, мозаичных работ.

Ясень. Древесина отличается высокой прочностью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, хорошей способностью к изгибу. Легко обрабатывается, незначительно изменяется в объеме при высушивании, отлично полируется. Широкая заболонь имеет прекрасный светло-желтый цвет, красивый рисунок волокон. В сочетании с темно-бурым ядром она смотрится очень эффектно. Древесина ясеня ценится наравне с красным деревом. Ясеневой фанерой отделывают мебель, музыкальные инструменты. Наросты на ясене — капы — используют для изготовления небольших по размерам, но ценных поделок.

Вяз. Древесина его с желтовато-белой заболонью и темно-бурым ядром имеет красивую структуру, крепка, тверда, упруга, хорошо поддается изгибу, вязка и долговечна. Применяется в столярных работах. Высоко ценятся для токарных поделок наплывы на вязах — капы.

Акация белая. Ядровая порода с очень узкой заболонью желтоватого цвета, резко отграниченной от зелено-серого или желтовато- серого ядра. Зона ранней древесины занята кольцом крупных сосудов; мелкие сосуды в поздней древесине образуют группы в виде точек, черточек или коротких извилистых линий. Древесина с красивой текстурой и цветом. По физико-механическим свойствам значительно превосходит дуб и ясень. Стойка к гниению.

Шелковица. Древесина с очень узкой и желтовато-белой заболонью, резко отделяющейся от красновато-бурого ядра; на свету темнеет и становится темно-бурой. Сосуды образуют на срезе группы светлых точек, сердцевинные лучи узкие, но хорошо заметные. Древесина твердая, тяжелая, с красивой текстурой, цветом и блеском.

Яблоня. Древесина твердая, тяжелая, однородного строения, достаточно вязкая, обладает высокой прочностью и износоустойчивостью. Высушить ее не просто, так как она сильно усыхает, но зато изделие потом никогда не трескается и не коробится. Древесина хорошо окрашивается, прекрасно шлифуется, полируется и поддается лощению. Пропитанная льняным маслом или олифой, приобретает большую прочность и глубокий темно-коричневый цвет. Оригинальной текстурой отличается древесина яблонь, растущих винтообразно, комлевой части ствола и корней. Режущие инструменты оставляют на древесине гладкий глянцевый срез. Особенно хороша древесина яблони для тонкой резьбы миниатюрной скульптуры.

Рябина. Древесина красновато-бурого цвета, трудно обрабатывается, но обладает высокой прочностью, тяжелая, твердая

Свежесрубленную рябину следует сушить осторожно, в щадящем режиме, так как она сильно усыхает. Изделия из рябины хорошо окрашиваются, протравливаются, шлифуются и полируются, приобретая красивый шелковистый блеск

Плотная и однородная древесина рябины — отличный материал для токарных и резных работ. Прочная, с выразительной свилеватой текстурой древесина рябины раньше широко применялась для резных и долбежных изделий (детали ткацкого станка, чаши, ложки, ковши). Корень рябины — прекрасный материал для скульптуры, ветви — достаточно гибкие для плетения.

Черемуха. Древесина тяжелая, крепкая, плотная и гибкая, боится влаги и при высыхании не коробится и не растрескивается. Хорошо протравливается, окрашивается, полируется. Молодая древесина белого цвета, старая — красно-бурого, имеет запах миндаля

Хотя древесина черемухи усыхает мало, сушить ее следует осторожно, тогда она не будет растрескиваться и коробиться. Благодаря однородности строения отлично режется во всех направлениях, при лощении приобретает стекловидный блеск

Всегда пользовалась успехом у столяров, токарей, резчиков по дереву.

Орешник. Издавна использовался для мелких токарных, столярных, резных работ. Из него вытачивали и вырезали шахматы, пеналы, карандаши, челноки, чубуки трубок, рукоятки инструментов. Тонкие, гибкие витви шли на плетение, обруча, удилища.

Сирень. Древесина с красивой текстурой, при окраске слабым раствором соляной кислоты приобретает пурпурный цвет.

Древесина крушины, жимолости, боярышника твердая, похожая на кость, не растрескивается, хорошо полируется.

Органические горные породы

Из останков живых существ формируются органические горные породы, список которых по праву начинается с наиболее значимого вещества – мела. Эти породы принадлежат к уже рассмотренной выше группе осадочных, и важны не только с точки зрения применимости для решения разных задач человека, но и как богатый археологический материал.

Наиболее важный подвид этого типа горных пород – мел. Он широко известен и активно применяется в повседневности: именно им пишут на досках в школах.

Мел сформирован кальцитом, из которого ранее состояли панцири обитавших в древних морях водорослей кокколитофорид. Это были микроскопические организмы, в обилии населявшие нашу планету около ста миллионов лет тому назад. В тот период водоросли могли беспрепятственно плавать по огромным территориям теплого моря. Погибая, микроскопические организмы падали на дно, формируя плотный слой. Некоторые местности богаты залежами таких осадков, в толщину насчитывающими сотню метров и больше. Наиболее известны меловые холмы:

• поволжские;
• французские;
• английские.

Изучая меловые породы, ученые находят в них следы:

• морских ежей;
• моллюсков;
• губок.

Как правило, эти включения – это лишь несколько процентов от общего объема разведанного мела, поэтому такие компоненты не влияют на параметры породы. Изучив меловые отложения, геолог получает информацию о:

• возрасте породы;
• толще воды, что была тут прежде;
• особых условиях, которые ранее существовали в изучаемой местности.

Устойчивость к воздействиям влаги, солей и кислот

Очень важна степень влагопоглощения. От этого критерия зависти устойчивость минерала к морозу, воздействиям солей и кислот. Из-за попавшей в поры камня воды усиливается давление при замерзании, увеличивается объем влаги.

Те же процессы вызывают и соли. При низкой пористости образуются трещины. Иногда высок риск раскалывания. В пористых породах давление распределено равномерно. Трещины в подобных материалах не появляются.

На изменение влияет кислотостойкость. Эти вещества способны разрушать материалы. Так, доломит, травертин и мрамор сильно страдают от воздействий соляной кислоты. Зато у известняка и гранита практически нулевая восприимчивость к ней. Потому многие сооружения культа из подобных минералов успешно сохранились.