Что относится к горным породам

Классификация магматических пород

В глубинной магматической породе минералы расположены равномерным слоем зерен. Такие образования делятся на две крупные подгруппы:

1. Интрузивная, включая гранит, диорит, габбро.
2. Эффузивная, то есть вулканическая, включая адезит, базальт, дацит, липарит.

Эффузивные

Эффузивные горные породы — магматиты, которые образовались после застывания на поверхности планеты или около нее лавы, излившейся из вулканических каналов и трещин.

Материалы данного типа, как правило, содержат вулканическое стекло, мелкие кристаллы, более крупные порфировые выделения.

Вулканические породы характеризуются следующими признаками:

• порфировой структурой, то есть образованием только отдельных кристаллов;
• основной массой в виде плотной или аморфной структуры;
• наличием большого количества мелких пустот;
• текстурой течения, представляющей собой ориентировку отдельных элементов материала, полосчатое распределение окраса или овальную форму уплощенных и вытянутых пустот;
• частое присутствие столбчатых структур.

Эффузивные горные породы отличаются в зависимости от окраса. Материалы могут обладать разной интенсивностью цвета — от светлых к темным оттенкам. Также вулканические магматиты характеризуются разным минеральным составом в зависимости от условий происхождения.

Интрузивные

Интрузивные горные породы — магматиты с полнокристаллической структурой, причиной формирования которых послужило застывание магмы в толще земной коры и мантии.

Данным типом горной породы созданы геологические тела, которые обладают разной формой и размерами. Их границы характеризуются резким сечением относительно вмещающих толщ. Встречаются и сонаправленные породы такие, как силлы. При перепадах температуры магмы и окружающих толщ в пределах интрузий возникают контактовые ореолы измененной горной породы.

В зависимости от глубины залегания среди интрузивных материалов выделяют следующие разновидности:

1. Абиссальные или платонические, образующиеся на самой большой глубине, включая гранит, диорит, габбро.
2. Гипабиссальные породы, которые сформировались на небольшой глубине и поверхностных областях, в виде габбро-порфиритов, гранит-порфиров.
3. Мезоабиссальные материалы, характерные для средней глубины залегания породы.

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.

§ 1. Основные понятия. Минерал и горная порода

Земная кора, состоит из горных пород, которые в свою очередь сложены из минералов.

Минералы отличаются от других веществ по двум признакам: 1) к минералам относятся только однородные (гомогенные) тела; 2) к минералам относятся только продукты природных физико химических процессов.

Важнейшие свойства минералов.

Для распознавания минералов наибольшее значение имеют следующие свойства: химический состав, кристаллографические очертания, цвет, блеск, излом, плотность, твердость и спайность. Последние два свойства, а также выветриваемость, коэффициент температурного расширения и некоторые другие характеризуют техническое качество отдельных минералов.

Цвет минералов — весьма изменчив, тем не менее минералы делятся на светлые (кварц, полевые шпаты) и темноокрашенные (оливин, пироксены и амфиболы).

Блеск минералов бывает различный: металлический (пирит), стеклянный (кварц), перламутровый (мусковит), шелковистый (волокнистый гипс), жирный (тальк) и др.

Излом это вид поверхности у осколков минерала. Различают излом: раковистый (кварц,), землистый (мел), зернистый (мрамор), крючковатый и занозистый и т. п.

Спайность это способность некоторых минералов раскалываться при ударе по определенным направлениям и давать на поверхности раскола гладкие плоскости, называемые плоскостями спайности. Различают спайность: 1) весьма совершенную (у слюды), когда минерал расщепляется на тонкие пленки, 2) совершенную (у полевых шпатов, кальцита), когда осколки ограничены правильными плоскостями, и 3) несовершенную (у кварца), когда при раскалывании получаются неровные поверхности. Спайность может проявляться по одному направлению (слюда), по двум (полевые шпаты) и по трем направлением (кальцит, каменная соль).

Твердость это способность минерала оказывать сопротивление царапанию. Для диагностики минералов используется относительная шкала твердости Мооса, где 10 минералов (тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, корунд и алмаз), расположены в порядке возрастания твердости, так, что каждый последующий минерал оставляет царапину на предыдущем.

Выветриваемость это подверженность минералов (а также и горных пород) изменениям под действием разнообразных атмосферных факторов.

Горными породами называются природные образования, состоящие либо из одного и того же минерала (мономинеральные породы), либо из нескольких минералов (полиминеральные породы). В отличие от минерала порода характеризуется значительным объемом, строением и формой залегания.

Согласно генетической классификации все горные породы делятся на три группы:

1. магматические или изверженные (первичные) горные породы;
2. осадочные (вторичные) горные породы;
3. метаморфические горные породы.

Осадочные породы

Осадочные породы — это “продукты”, образованные при жестких условиях, которые возможно получить только в верхней части земной коры. Их структуру составляют разрушенные породы другого типа образования, жизнедеятельность различных организмов или выветривание продуктов переотложения из камней. Именно породы данного типа составляют основную часть материков. С ними непременно столкнется каждый, кто будет иметь дело с работами геологического характера.

Классификация

По принципу своего образования осадочные породы делятся на 4 категории:

• Обломочные
• Хемогенные
• Смешанные
• Органогенные

Диагенез

Иногда природные материалы образуются на дне различных водоемов. В связи с этим, их строение не будет находиться в равновесии. Наоборот, будет представлено чередование как жидких, так и твердых или полутвердых веществ. Со временем эти вещества начнут сильнее прижиматься друг к другу под воздействием давящих сверху пластов. В результате данного процесса все жидкие вещества выйдут и произойдет процесс перекристаллизации. Таким образом, образуется совершенно новое вещество. В диагенезе ученые выделяют такое понятие, как зона действия данного процесса. Оно колеблется в промежутке от 10 до 53 метров, а срок преобразования может составлять несколько единиц, а иногда и десятков лет.

Катагенез

На этот фактор образования осадочных пород влияют следующие критерии:

• Температура
• Вода
• Давление
• Растворы
• Излучение радиационного типа.

В результате комбинации этих действий происходит не только перекристаллизация и вывод воды, но еще и растворение соединений, которые не имеют устойчивых связей.

Метагенез

Метагенез — это процесс, во время которого происходит сжатие породы с максимальной силой. В результате — полностью меняется состав и структура. Основополагающими факторами для данного процесса являются те же, что и для катагенеза, только увеличенные в размерах. Например, температура должна быть не ниже 300 градусов, газонасыщенность должна быть хотя бы на уровень выше.

Горные породы бывают трех видов: магматические, метаморфические, осадочные. Каждый из них обладает огромным количеством подразделов, групп, семейств. Образуются они при определенных условиях. Рекомендуем также посмотреть интересное видео по теме горных пород, из которого вы узнаете много других занимательных фактов.

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.

Метаморфические породы

К метаморфическим ископаемым относятся породы, которые образовались в глубине Земли в процессе метаморфизма — изменения вследствие физических и химических условий.

Классификация по степени метаморфизма

В связи с тем, что метаморфические объекты создаются при определенном наборе условий, выделяют такую классификацию по степени метаморфизма:

1. Погружение. В данном процессе огромное влияние создает увеличение давления и движение воды.
2. Нагревание. На этот процесс существенно влияет только один фактор — повышение температуры.
3. Гидратация. Взаимосвязь между породой и водой.
4. Дислокация. Изменение тектонического строения.
5. Импактность. Падение различных больших космических тел, таких как метеориты.

Форма залегания

В связи с тем, что метаморфические образования состоят частично из магматических и осадочных объектов, то выделяют несколько групп на этом основании:

• Если материал образован от осадочных объектов, тогда он называется парагнейсом;
• Если порода образована от магматических объектов, она называется ортогнейсом.

Химический состав

Основным фактором, который влияет на химический состав метаморфических пород, является состав исходных материалов. Но при этом стоит учитывать еще и то, что метаморфизм происходит под влиянием различных растворов и веществ, которые сильно изменяют состав. Объекты данного типа происхождения состоят из следующих минералов или их групп:

• Кварц
• Слюда
• Шпат полевой
• Амфиболам
• Пироксен
• Гранат
• Дистен
• Скаполит

Текстура

Текстурой метаморфических объектов называется способ наполнения пространства этого объекта. Он может быть:

• Сланцевым. Характерной особенностью материалов, обладающих такой текстурой, является то, что они могут разломаться на очень тонкие слои. Связано это с тем, что основной состав — это пластинчатые минералы, которые образовались в условиях высокого давления.
• Полосчатым. Данный способ заполнения характерен тем, что вещество состоит из нескольких различных полос минералов. В частности, такой характеристикой обладают метаморфические объекты, образованные от осадочных пород.
• Пятнистым. Характеризуется наличием большого количества пятен, крапинок, которые отличаются по своему цвету и по силе противостояния к выветриванию.
• Плойчатым. Такое название связано с тем, что под влиянием огромного давления объект смялся в складки.

Фации метаморфизма

Фации метаморфизма — это нечто синонимичное выражению стадии образования метаморфических пород. Для каждой фации необходимы определенные условия. Их можно подробно рассмотреть в таблице фаций минеральных веществ (рис. 4), которая создана на основании самых современных знаний и выводов.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Осадочные породы формируются на поверхности земной коры и подразделяются по способу происхождения на три типа: хемогенные, обломочные и органогенные.

Хемогенные Осадочные Горные Породы

Образуются в результате осаждения растворенных в воде минеральных частиц. Классификация данной категории производится на основании минерального состава пород. Самой известной из хемогенных осадочных горных пород являются известняки. Внизу вы видите известняковые образования пустыни Пинакли, Австралия.

пустыни Пинакли, Австралия

Обломочные Осадочные Горные Породы

Образованы слежавшимися и сцементированными фрагментами горных пород. Примером обломочных осадочных горных пород служат конгломераты и песчаники. Массив Монсеррат, Барселона, представляет собой конгломерат из булыжников, скрепленных между собой известняковым цементом.

Органогенные Осадочные Горные Породы

Органогенные осадочные горные породы, наподобие углей, являются результатом слеживания останков растительного или животного происхождения.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Процессы образования метаморфических горных пород могут иметь различную степень интенсивности: от самой низкой, при которой горная порода сжимается или трансформируется в незначительной степени, до самой высокой, при которой выявить материнскую породу невозможно. Степень метаморфизма влияет на текстуру и минеральный состав. При метаморфизме горные породы могут приобретать листоватую текстуру, что позволяет подразделить метаморфические горные породы на сланцеватые (сланцы и гнейсы) и несланцеватые (мрамор). В зависимости от условий образования выделяют три типа метаморфических горных пород: контактового, гидротермального и регионального метаморфизма.

Гидротермальный Метаморфизм

Процессы гидротермального метаморфизма происходят при циркуляции горячей (богатой ионами) жидкости по трещинам горных пород. При контакте воды с горными породами возникает химическая реакция, приводящая к их изменению. Так, в частности, образуется кварцит по известнякам.

Региональный Метаморфизм

Чимни-Рок, Северная Каролина, Небраска.

Происходит в случаях, когда большие массы горной породы подвергаются действию высоких температур и давления, как в случае гнейсов. На фотографии вы видите гнейсовые формации Чимни-Рок, Северная Каролина, Небраска.

Контактовый Метаморфизм

В случае контактового метаморфизма происходят изменения вмещающих горных пород, обусловленные тепловым и химическим воздействием на них интрузивных магматических масс. Типичной породой контактового метаморфизма является мрамор, которым, в частности, образована эта синклиналь горной цепи, Антарктида.

Что такое горные породы

Горная порода — масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органических веществ, которые образовались в результате природных процессов.

Природные образования представлены твердыми, консолидированными или мягкими, рыхлыми материалами. Вещества образуют земную кору, могут состоять из минералов однородной или разнообразной структуры, а также обломков других пород.

Геологические процессы определяют характеристики горных пород:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

• компонентный состав;
• строение;
• особенности залегания.

Материалы в большей степени состоят из петрогенных элементов, которые являются главными химическими веществами породообразующих минералов. Горные породы образованы в земной коре миллионы лет назад, но с течением времени появляются новые породы. Все они служат источником полезных ископаемых, которые активно использует человек.

Термин «горная порода» состоит из двух слов, которые теряют смысл по отдельности. Наименование, используемое современниками, впервые было введено в оборот русским минералогом и химиком Василием Михайловичем Севергиным в 1798 году.

Твердые и мягкие

Природные образования в земной коре могут отличаться по структуре. Твердость определяет способность материала сопротивляться механическому давлению. Данное качество высоко ценится в современной промышленности.

Перечень примеров твердых горных пород:

1. Наиболее твердым камнем в мире является гранит.
2. К другим подобным разновидностям со схожими характеристиками прочности относятся сиенит и лабрадорит.
3. Черный габбро также считается одним из самых крепких камней на планете.

Такие материалы образовались миллионы лет назад. Жидкая магма при высоком давлении и температуре приобретала кристаллическую структуру твердого вещества. Для наиболее прочных камней характерна полнокристаллическая массивная заметная текстура.

Мягкие горные породы представляют собой материалы, состоящие из системы связанных между собой частиц. Они легко поддаются механической обработки и характеризуются разной плотностью в зависимости от химического состава и специфики происхождения.

К очень мягким, рыхлым и мягким материалам относятся:

• супесь;
• песок;
• ил;
• суглинок;
• мягкая глина;
• соль.

Породы данного типа встречаются на планете повсеместно. Они могут граничить с твердыми горными породами, залегать на поверхности или в недрах. Наиболее характерным геологическим регионом с присутствием мягких горных пород являются нефтяные месторождения на схеме Западной Сибири.

Осадочные породы

Материалы, существующие в термодинамических условиях на поверхностной части земной коры, изменялись и преобразовывались миллионами лет.

Причинами образования осадочных горных пород могут являться следующие причины или их совокупности:

1. Переотложение продуктов выветривания и разрушения разных горных пород.
2. Химическое и механическое выпадение осадка из водной среды.
3. Жизнедеятельность организмов.

Как минимум три четверти материков планеты покрывают осадочные горные породы. Месторождения полезных ископаемых генетически или пространственно связаны сданной группой природных ресурсов. В осадочных образованиях нередко находят останки вымерших животных и растений, что позволяет изучать историю развития разных регионов планеты.

Распространение на поверхности земли

Осадочные породы содержат большое количество минералов, таких как кальций, доломит, гипс, ангидрит, сильвин, лимонит и других веществ. Они относятся к классу минералов осадочных пород, которые можно встретить в самых разных физико-географических условиях. К примеру, минералы присутствуют в железистой породе, а также образуются на дне водоемов и морей.

Большую площадь планеты занимает известняк.

Его особенности:

• известняк скапливается на дне озер и морей;
• породу можно встретить в долинах, где проходит русло рек;
• залежи располагаются вблизи водных источников с большим содержанием извести.

Это так называемые известковые туфу. Данные породы широко распространены и носят название «траверты». Глинистые породы очень разные. Можно встретить более 50 разновидностей глины. Материал отличается по содержанию минералов и химических органических примесей. В породе присутствуют частицы, размером от 0,01 до 0,001 мм.

Условия образования

Горные осадочные породы представлены на планете в огромном разнообразии. В зависимости от условий образования их классифицируют на следующие группы:

• обломочные или механические отложения;
• химические осадки;
• органогенные.

Материалы обломочного типа образовались при физическом выветривании под воздействием ветра, воды, знакопеременных температур. Данные породы подразделяют на рыхлые и цементированные. К первой категории относятся песок, графий и глина, которые образовались при выветривании изверженных и осадочных горных пород.

Причиной образования химических осадков послужило выпадение солей в процессе испарения воды в водоемах. Примерам таких материалов являются гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы. Для образования органогенных пород необходимы продукты жизнедеятельности и отмирания водных организмов. К данным породам относятся разные типы известняка, мела, диатомита и трепела.

Физические свойства горных пород, сфера их применения

Физические свойства горных пород — внутренние особенности, которыми характеризуется конкретная горная порода, объясняющие ее отличие или общность с другими горными породами и проявляющиеся в виде ответной реакции на воздействие внешних физических полей или сред.

Численным выражением физического свойства горной породы являются размерные или безразмерные параметры в форме коэффициента, показателя, характеристики, то есть количественная мера этого свойства.

Различают скалярные и тензорные физические параметры материалов. Из-за многообразия минерального состава, структур, многофазности, генезиса горные породы обладают широким диапазоном значений физических свойств. На протяжении многолетнего периода изучения удалось определить стандартные методы измерений физических свойств горных пород с указанием состава и строения материала.

В физике горных пород принята классификация, в которой выделяются основные группы физических свойств, зависящие от типа внешнего физического поля:

• плотностные;
• механические;
• тепловые;
• электрические;
• магнитные;
• волновые;
• радиационные;
• гидрогазодинамические.

С помощью основных независимых физических параметров сопоставляют, совместно рассматривают и анализируют разные горные породы. К данным характеристикам относятся:

• объемная масса;
• пористость;
• прочность на сжатие;
• прочность на растяжение;
• модуль продольной упругости;
• коэффициент относительных поперечных деформаций;
• коэффициент теплопроводности;
• удельная теплоемкость;
• коэффициент линейного теплового расширения;
• удельное электрическое сопротивление;
• относительная диэлектрическая проницаемость;
• относительная магнитная проницаемость.

Паспорт горных пород по физическим свойствам представляет собой унифицированную цифровую запись базовых физических параметров определенной горной породы. Основные параметры обязательны к определению и являются общим фундаментом в науке, которая изучает все горные породы.

Изменение одного физического параметра конкретного материала каким-либо способом, влечет увеличение или уменьшение величины остальных характеристик. Взаимосвязь между физическими свойствами горных пород позволяет на основании имеющихся данных определить остальные параметры.

Горные породы для современного человечества обладают в первую очередь прикладным, утилитарным значением. Но также высоко ценятся и декоративные качества многих природных ископаемых. В хозяйственном комплексе натуральные материалы применяются в различных направлениях деятельности человека.

Большое значение горные породы имеют для промышленности и других сфер:

• Из габбро извлекают железо, титан, ванадий, никель, медь, серу, а пироксениты служат источником железа и платины.
• Гранит, мрамор, базальт применяется в качестве декоративной отделки, кирпич и бетон служат популярным строительным материалом.
• Из щебня, бетона, битума оснащают дороги, трассы и тротуары.
• В качестве источника энергии используется уголь, торф, радиоактивное сырье.
• Из песка и песчаника производят стекло, силикатный кирпич, бетон, дорожные покрытия.
• Доломит является одним из компонентов при производстве резины, фарфора, фаянса.
• Из известняка изготавливают соляную, уксусную кислоту, ацетилен, каустическую соду, карбид кальция, цемент.

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.