Разновидности горных пород, их структура и свойства

Происхождение минералов

Минералы — это однородные природные тела, которые представляют собой химические соединения определенного состава. У них кристаллическая структура, они образовались в результате геологических процессов и считаются компонентами пород. Существует три версии происхождения минералов:

• магматогенная;
• метаморфическая;
• экзогенная.

Твердые материалы могут формироваться из-за застывания и кристаллизации магмы. В этот сплав входят силикаты, а также практически все химические элементы. Некоторые летучие вещества попадают в трещины кристаллизующихся пород. Они преобразуют их, так формируются разные виды руд: вольфрамовые, оловянные, молибденовые. А при снижении температуры образуются месторождения меди, золота, свинца, цинка, серебра и олова.

При метаморфических процессах минералы образуются под воздействием температуры и давления. Это явление связано со сменой биологической обстановки. При региональном метаморфизме оказываются затронутыми значительные площади на глубинах. А в результате контактного процесса магма воздействует на толщу известняков.

Принятая классификация

Геологи до сих пор исследуют некоторые минералы и выясняют, какими они бывают. На основе их работ можно выделить несколько типов твердых материалов. Они разделяются по своей структуре и химическим свойствам:

• силикаты;
• карбонаты;
• оксиды и гидроксиды;
• сульфиды и сульфаты;
• галоиды;
• фосфаты;
• вольфраматы;
• самородные элементы.

К классу силикатов относятся соли кремниевых кислот. Они входят в состав любой горной породы. Это самый многочисленный тип минералов на Земле. Карбонаты — это соли угольной кислоты. Самые известные из них: кальцид, магнезит, доломит. Оксиды и гидроксиды так называют из-за их химического строения. Эти минералы — соединения гидроксильных групп и кислорода. К ним относятся кварц, гематит.

В составе сульфидов содержится сера, а сульфатов — соли и её кислоты. К первой группе относятся пирит и киноварь, а ко второй — гипс и ангидрид. Галоиды и фосфаты — это соли галоидной и фосфорной кислоты соответственно. Первый класс включает сильвин и флюорит, а второй — апатит и фосфорит. Вольфраматы — это соли вольфрамовой кислоты. Определение самородных элементов также связано с их свойствами. Это минералы, включающие только какое-то одно составляющее: золото, алмаз, серу.

Основные свойства

Все минералы обладают своими химическими и физическими свойствами. Об этом стоит рассказать в докладе про горные породы и их элементы. К физическим свойствам относят хрупкость, колкость, ломкость и гибкость. Один из самых важных показателей для минералов — это твердость. Самым мягким считается тальк, а наиболее прочным — алмаз.

К этим свойствам минералов стоит также отнести спайность, излом и побежалость. Первое понятие означает способность материала раскалываться по кристаллическому направлению. Побежалостью называют наличие тонкой цветной пленки на поверхности, она образуется с помощью окисления. А изломы формируются при ударе.

Есть у минералов и оптические свойства:

• цвет;
• оттенок черты;
• магнитные свойства.

У одних материалов цвет может быть однородным, у других он изменчив. Некоторые минералы проходят множество модификаций. То есть в них включены примеси, или они меняют окрас в зависимости от освещения. Цвет черты проявляется при царапанье. Именно такой оттенок приобретает минерал, если его растереть в порошок. Отражательная способность — это блеск, какой создаёт световой поток. Дорогие разновидности минералов искрятся под солнечными лучами. Магнитными свойствами обладают те материалы, в состав которых входит двухвалентное железо.

Области применения

Сегодня человек научился использовать более 15% известных минералов. В основном они применяются в промышленности. Область их использования чаще всего зависит от физических свойств:

• из твердых изготавливают абразивные и антиабразивные материалы;
• кварц необходим для радиоэлектронной промышленности;
• у слюды выявлены электроизоляционные свойства.

В медицине используется тальк, на его основе производят смазки. Асбестовые смеси давно применяются в стройке, это хороший теплоизолятор. А флюорит, благодаря своим свойствам, используется в оптике. Все минералы делят на рудные и нерудные. Из первых можно добывать металлические элементы, а из вторых — неметаллическое сырье для медицины, химии или стройки.

Это интересно: Когда отмечают Международный день Солнца?

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.

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.

Это интересно: Экологические проблемы начинаются с нас

Использование человеком

Интересна история использования этих камней человеком.

Ещё с древности первобытные люди использовали кремни для розжига огня, а также в качестве оружия. Породу разбивали, затачивали осколки и использовали их для охоты в виде топоров, наконечников стрел и ножей.

Недавно археологами был найден кремневый кинжал, сделанный в первой половине второго тысячелетия до нашей эры.

Кремниевый кинжал

Также первобытные люди обнаружили, что при трении кремней друг о друга выделяются искры, которые позже превращаются в костёр.

В лечебных целях активно используется кремниевая вода. Она убивает микробы и предотвращает появление различных инфекций, так как содержит аминокислоты и ферменты в составе, которые играют важную роль в жизнедеятельности организма. Также породу применяют для остановки крови и снятия воспаления раны, втирая кремниевую воду в поврежденный участок тела.

Вода, в которую на пару часов окунули камень чёрного цвета, очищается и обладает лечебными свойствами (обеспечивает эластичность кровяных сосудов, здоровый цвет кожи, нормализует обмен веществ и пищеварение, способствует росту ногтевой пластины и волос).

Отшлифованный кремний используется для строительства дорог, а кремниевая крошка – для украшения дворов.

Кремниевая крошка, используемая для украшения дворов 

В связи с необычным окрасом породы, её можно применять в качестве поделочных изделий, чаще всего – для ювелирных украшений.

Кремний полезен для организма человека. Доказано, что он оказывает значительное влияние на структуру волос, ногтей и костей человека. Именно поэтому больные остеохондрозом чаще всего принимают именно кремний в качестве добавки к пище. При длительном его употреблении также улучшается кожа, уходят высыпания, замедляется старение и обеспечивается эластичность кровяных сосудов.

Область применения и особенности известняка

Известняк – камень, мягкая порода, легко царапающаяся лезвием ножа и по консистенции напоминающая глину. Расположена преимущественно над морскими бассейнами на Кавказе, в Сибири и вдоль Уральских гор.

Известняк 

Особенности породы

Одной из разновидностей известняка является ракушечник. Такой известняк – порода, которая полностью состоит из раковин морских животных и их обломков. Также в известняке можно найти останки древних животных.

Под воздействием температуры и давления горный известняк образует мрамор.

В отличие от кремния и мрамора, горная порода не имеет блеска и ярких цветов. В основном состоит из кристаллов серого, мелких камней белого цвета, чёрного, розоватого или голубоватого оттенков.

Разберемся, какой известняк – наиболее применимый в хозяйстве. Породы применяются чаще всего в постройке домов. При обжиге порода выделяет известь – материал, который используют для строительства, а известняковый щебень применяется в строительстве дорог и производстве бетона.

Известняки украшают наружные стены, заборы, фонтаны и архитектурные произведения.

Стена из известнякового кирпича

Также порода используется в пищевой промышленности, а именно: в производстве удобрений для растений, сахара и соды. Также из известняка делают стекло и различные бумажные изделия.

Можно с лёгкостью сказать, что горная порода является частью природы, и, следовательно, частью человеческой жизни. Изучение природной среды, включающий в себя камни, поможет нам выяснить, какую роль играют тела, находящиеся у нас под ногами.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы — это разрушенные при выветривании и перемещенные водой или ветром обломки пород разного размера и формы. Осадочные породы покрывают 75% поверхности Земли. Их объединяют в четыре группы: обломочные, вулканогенно-обломочные (чаще их называют вулканогенно-осадочными или пирокластическими), глинистые и биохимические.

Обломочные породы состоят из обломков минералов, горных пород, остатков органических тел (например, из известковых скелетов животных, стволов и веток деревьев и др.). Обломки бывают крупными (более 10 мм) и мелкими (от I до 0,01 мм), имеют различную форму, иногда слабоокругленную, а иногда шарообразную.

В группу обломочных пород входят пески, алевриты, галечники и продукты их разрушения. Иногда обломки прочно скреплены глинистым веществом — природным цементом, который различается по своему составу и может быть кремнистым, карбонатным, железистым, глинистым. Плотность обломочных пород низкая — от 1.2 до 2.0 г/см2.

Осадочное происхождение имеют многие минералы — кальцит, доломит, гипс, галит, сильвин, ангидрит, лимонит и др. Их относят к минералам — индикаторам осадочных пород. Они могут возникать в самых разных физико-географических условиях. Например, железистые породы образуются на дне морей и озер, а также в болотах.

Особенно разнообразны известняки. Они накапливаются на дне морей или озер, встречаются в долинах рек и вблизи источников, где в воде много извести. Это широко распространенные известковые туфы — травертины.

Пирокластические породы находят вблизи действующих или давно потухших вулканов. Эти породы тесно связаны с вулканическими процессами, и поэтому их можно встретить как на суше, так и под водой, вблизи подводных вулканов.

Они представляют собой смесь вулканических пеплов, песков, шлаков, пемзы и даже вулканических бомб. Глинистые породы разнообразны. Встречается более 50 разновидностей глин, которые отличаются по своим минеральному, химическому и органическому составам. Их объединяет преобладание частиц, размеры которых колеблются от 0,01 до 0,001 мм.

Существуют две разновидности таких пород — глины и аргиллиты.

Биохимические породы образуются на дне озер, морей и океанов. К ним, например, относятся известняки-ракушечники, коралловые рифовые известняки, планктонные и фораминиферовые илы, озерный мел, диатомиты (диатомовые илы), сапропели (водорослевые илы) и другие, на суше — торф.

Классификация камней

Разберемся, какие бывают виды камней. Можно выделить среди них три группы горных пород: по форме (в том числе и по форме изготовления камня), по размеру и по цвету.

Классификация драгоценных и полудрагоценных камней по форме

В мире существует миллиарды пород, форма камня всегда различна. А если вы когда-либо бывали на море, вы наверняка заметили, что на пляже – множество камней разного цвета, форм и размеров. И, как правило, форма природных камней практически всегда одинакова, а именно – овальная или круглая. Связано это с тем, что вода, выходя на берег, закругляет углы камня и придает ему форму. Форма для искусственного камня создается не природой, а специалистами.

Форма для декоративного камня после его добычи и обработки придается специальным оборудованием для полировки. В настоящее время существует множество видов обрамления самых драгоценных камней.

Разнообразие форм камня 

По размерам камней

Задумывались ли вы когда-нибудь, из чего состоит песок? Если посмотреть на его состав в микроскоп, можно заметить, что песчинки – это разрушенные ракушки и частицы горных пород. Их по праву можно считать самыми маленькими видами камней. Размеры декоративных камней также по праву можно считать одними из самых маленьких пород. Камни больших размеров иногда достигают размеров в 10 раз больше человеческого роста. Размеры искусственного камня также определяют специалисты и заказчики.

Состав песка 

По цвету драгоценных камней и органических пород

Нелегко перечислить, каких цветов бывают камни. Чаще всего нам встречаются камни серых и коричневых оттенков. Однако в природе существует множество цветов драгоценных видов. В продаже все чаще и чаще используются поддельные камни для любителей необычных цветов.

Если же говорить о классификации драгоценных камней, можно выделить объекты некоторых цветов:

розового: гранат, топаз, сапфир, турмалин, кунцит;

красного: рубин, гранат, турмалин, шпинель;

оранжевого: сапфир, топаз;

зелёного: изумруд, демантоид, хризолит, турмалин, цаворит, аметист;

голубого: турмалин, аквамарин, топаз;

серого: раухтопаз, дымчатый кварц;

фиолетового: аметист, шпинель;

жёлтого: сапфир, цитрин;

синего: сапфир, шпинель, танзанит, кианит;

коричневого: бриллиант, кварц-волосатик, циркон;

белого: бриллиант, топаз, сапфир;

чёрного: бриллиант, шпинель.

Это – не единственная классификация ювелирных камней. Также в природе встречается так называемый «мультиколор» – сочетание нескольких цветов в одном виде камня.

Разнообразие цветов камней Источник

Основные различия

Людям, которые не разбираются в геологии, не всегда понятно, чем отличаются горные породы от минералов. Хотя материалы обеих групп являются соединениями природного происхождения, между ними есть разница. И минералы, и породы входят в состав земной коры и представляют большой интерес для науки.

Минералами называются самородные, устойчивые химические элементы с уникальными свойствами. Они образуются вследствие сложных природных процессов. Но сегодня человек научился выращивать их самостоятельно в лабораториях, на морских заводах и фермах. Породы состоят из одного или нескольких минералов. Именно поэтому у них могут быть одинаковые названия, но в состав одной породы могут входить самые разные минералы.

Основное различие между двумя понятиями заключается в неоднородности. Если минералы построены на основе кристаллической решётки, то горные породы состоят из микрочастиц, которые соединены в хаотическом порядке. То есть у такого материала нет единой структуры.

https://youtube.com/watch?v=jNpSyG1r4HE

Промышленность

Сложно представить себе жизнь без нефти, соли, угля, гранита, песка. Что такое горные породы для промышленности? Без них было бы невозможно обойтись. Пищевая и химическая отрасли, например, широко использует опоку, трепел, диатомит, каменную соль. В арсенал легкой и отрабатывающей промышленности входят кремнистые горные породы, известняки, глина, пемза. Наиболее важными агрономическими рудами являются калийные соли, глауконитовые породы, фосфориты.

Горные породы, благодаря своему разнообразию — это незаменимый помощник современного человека. Они нашли свое применение в повседневной жизни, в медицине, в ювелирном искусстве и других отраслях жизнедеятельности. Именно поэтому их называют полезными ископаемыми.

Круговорот вещества пород

Хотя все осадки накапливаются на поверхности твердой оболочки Земли и превращение их в осадочные породы происходит на небольшой глубине, однако бурением и геофизическими исследованиями осадочные породы обнаружены глубоко в толще коры. Это позволяет предположить, что временами различные участки земной коры прогибаются, и вместе с ними в глубь Земли перемещаются и осадочные породы. Напротив, во многих частях континента магматические и метаморфические породы, в том числе и образованные на очень большой глубине, находятся на поверхности, и ими бывают сложены даже очень высокие горы. Это указывает на большие поднятия отдельных участков земной коры, вызывающие сильную эрозию. Таким образом, ясно, что части коры поднимаются и опускаются, хотя и очень медленно, и слагающие их породы, которые переносятся вверх или вниз и попадают в чуждые им условия, должны в силу этого подвергаться изменениям.

Что происходит с породами, в общих чертах показано на рисунке 6. Испытавшие поднятие породы подвергаются воздействию внешних процессов и эродируются, а продукты эрозии сносятся вниз и отлагаются во впадинах в виде слоев осадков. Многие прогибающиеся впадины заполняются осадками почти с такой же скоростью, с какой происходит прогибание; в то же время происходит преобразование нижней части отложений в осадочные породы. Если мы допустим, что по прошествии долгого времени направление движений изменится, то область накопления осадочных пород испытает поднятие и в свою очередь подвергнется эрозии. Продукты эрозии будут полностью или частично выноситься в соседнюю впадину, образованную на месте бывшей ранее возвышенности. В этой впадине будут накапливаться осадки, и таким образом повторится весь процесс.

Рис. 6. Эрозия и аккумуляция в смежных областях, контролируемые поднятиями и опусканиями земной коры. Масштаб не выдержан. Иллюстрация к изображению одной из частей круговорота вещества пород, полностью показанного на рис. 7

Иногда ход событий более сложен. Если бы впадина, изображенная на рисунке 6Д продолжала прогибаться и заполняться слоями отложений достаточно долго, нижняя часть заполняющих ее осадков (уже превращенных в осадочные породы) оказалась бы в более глубокой зоне земной коры. Давление в этой достаточно глубоко расположенной зоне вызвало бы превращение осадочных пород в метаморфические. При продолжающемся прогибании породы могли бы расплавиться, и в этом случае образовались бы новые магматические породы.

Можно видеть, как все эти отдельные процессы складываются в единую схему. На ней показаны (рис. 7) все фазы, которые может пройти материал горных пород, и также процессы, которые воздействуют на этот материал. Мы называем эту схему круговоротом вещества горных пород, потому что она охватывает постоянный, нескончаемый цикл природных процессов, в котором вещество подвергается преобразованию. Хотя может показаться, что магматические породы образуют «начало» цикла, в действительности это не так. Этот цикл не имеет начала, подобно тому, как не имеет начала круг. Скорее, он представляет собой бесконечный ряд превращений, снова и снова повторяющихся, в общем, подобным образом, хотя некоторые процессы замыкаются, образуя «малые циклы», а участки наиболее активной деятельности со временем перемещаются, так что не весь материал горных пород каждый раз проходит весь цикл.

Рис. 7. Упрощенная схема круговорота пород как непрерывно действующей системы. Справа — последовательность событий, следующих одно за другим в направлении, показанном стрелками. Слева — последовательность соответствующих изменений, которым подвергается материал горных пород. Они также следуют одно за другим

Хотя все эти процессы и превращения непрерывно происходят в толще земной коры и на ее поверхности, общее количество вещества в этой обширной системе остается постоянным, за исключением небольшого количества метеоритов, поступающих из космического пространства и увеличивающих общую массу Земли.

Количество вещества остается постоянным, но отдельные его частицы постоянно перемешиваются и меняют свое положение, входя в состав то одного минерала, то другого, то жидкости, то твердого тела. Для некоторых частиц круговорот пород — это длинное, полное разнообразия путешествие. Для других это означает пребывание в одной и той же среде, незначительно меняющейся в течение очень длительного времени. Возможно, хотя и маловероятно, что некоторые частицы никогда не подвергались полному циклу преобразований, но большинство из них, скорее всего, прошли через него неоднократно. Древность земной коры делает это предположение достаточно правдоподобным.

Голубой гранат

Это удивительное творение природы. Другое название – камень настроения. В течение дня показывает различные оттенки. Очень редко при солнечном освещении можно увидеть мигающий красный огонек из самой глубины камня.

Где встречается:

• Танзания.
• Кения.
• Мадагаскар.
• Шри-Ланка.
• Норвегия.
• США.

Считается самым дорогим видом среди всех гранатов.

Особенности голубого граната:

1. Высокая механическая прочность.
2. Показатель твердости находится в диапазоне от 6,5 до 7,5 (по шкале Мооса).
3. Термическая прочность.

Многие верят, что гранат ускоряет заживление ран и переломов. Также самоцвет может поддерживать иммунную систему человека.

Круговорот воды

Схема круговорота воды показана на рисунке 4. Благодаря солнечной энергии огромные массы воды постоянно испаряются с поверхности океана, поднимаются в атмосферу и переносятся из одного района в другой. Рано или поздно влага конденсируется и выпадает на поверхность суши или моря в виде дождя или снега. Та часть ее, которая выпадает на поверхность суши, различными путями возвращается в море — выносится реками или, просачиваясь в почву, медленно двигается в сторону моря в земной толще. Некоторая часть влаги испаряется с поверхности озер и рек или испаряется в воздух растениями и таким образом возвращается в атмосферу. Более короткий путь проходит вода, которая из атмосферы выпадает в виде осадков непосредственно на поверхность океана. Круговорот воды — это огромная цепь процессов. Осадков, выпадающих за год на территории США, достаточно, чтобы покрыть всю страну слоем воды толщиной в среднем 75 сантиметров. Около одной трети этой влаги возвращается в океан в виде воды рек. Остальные две трети попадают непосредственно в атмосферу в результате испарения, а также транспирации растениями. Важную роль в круговороте воды играет биосфера (). Можно полагать, что на любом континенте количество воды, испаряемой зеленым растительным покровом, выдыхаемой и испаряемой животными, значительно больше количества, выносимого за то же время реками в море. Конечно, биосфера существует благодаря присутствию воды, но и сама она играет существенную роль в круговороте воды, подобно тому, как частицы горной породы образуют часть потока, переносящего их. В этой главе мы рассматриваем ту роль, которую играет круговорот воды в разрушении суши путем эрозии — разрушении и сносе вещества горных пород.

Рис. 4. Круговорот воды