Горные породы это геология кратко

Обновлено: 02.07.2024

ГО́РНЫЕ ПОРО́ДЫ, при­род­ные мо­но- и по­ли­ми­не­раль­ные аг­ре­га­ты, сла­гаю­щие ли­то­сфе­ру Зем­ли в ви­де са­мо­сто­ят. гео­ло­гич. те­ла. В ши­ро­ком смыс­ле к Г. п. от­но­сят не толь­ко твёр­дые те­ла, но так­же во­ду, нефть и при­род­ные га­зы. Г. п. сла­га­ют верх­ние обо­лоч­ки пла­нет зем­ной груп­пы, их спут­ни­ков, ас­те­рои­дов. Тер­мин впер­вые ввёл в гео­ло­гич. лит-ру рос. гео­лог В. М. Се­вер­гин (1798). Нау­ки, не­по­сред­ст­вен­но изу­чаю­щие Г. п., – пет­ро­гра­фия, ли­то­ло­гия , гео­хи­мия , пет­ро­фи­зи­ка , гео­ди­на­ми­ка .


Горными породами называют различные соединения, формирующиеся в ходе различных химических, физических и биологических процессов в коре нашей планеты. Сама горная порода может состоять из нескольких минералов. Минералом же называют горную породу, отличающуюся однородным составом и строением.

Минералы


Твердые минералы могут быть разделены на кристаллические и аморфные вещества. Первые имеют кристаллическую структуру, к этой категории относятся алмазы, кварц. Аморфные вещества (например, смолы), кристаллической структуры не имеют.

Каждый минерал имеет свой состав, то есть химическую формулу. Однако бывает так, что два различных минерала имеют одинаковую формулу. Классический пример – это алмаз и графит. Оба этих минерала являются формами углерода. Различия в их свойствах объясняются их разными кристаллическими структурами.

Одним из важнейших свойств минералов является их твердость, она оценивается по шкале Мооса. Однако в технических науках часто предпочитают определять твердость минералов, используя методы Бринелля, Виккерса и Шора. Самым твердым минералом является алмаз, самым мягким – тальк. Также можно определять такие свойства минералов, как хрупкость, плотность, блеск, цвет, спайность, магнитность и т. п.

По распространенности в земной коре выделяют редкие минералы, акцессорные минералы (их доля в горных породах обычно чуть ниже 5%) и породообразующие минералы, служащие основой горных пород.

Оказывается, что для описания химического состава 98% минералов, находящихся в земной коре, достаточно лишь 8 элементов. Наиболее распространен кислород, который образует оксиды других элементов и составляет 47% в массе земных минералов. Второй по распространенности элемент – кремний (26%). Чуть реже встречаются следующие элементы:

  • алюминий;
  • железо;
  • магний;
  • кальций;
  • натрий;
  • калий.

Горные породы


Горные породы – это соединения, которые образованы сразу несколькими минералами. Например, горная порода гранит состоит из таких минералов, как кварц, полевой шпат, биотит и мусковит. При этом для горной породы нельзя указать точные доли минералов, составляющих их, поэтому и их состав, и их свойства указывают в некотором диапазоне. Например, всё тот же гранит может содержать от 60% до 65% шпака, от 25% до 35% кварца, его твердость колеблется от 5 до 7 баллов по шкале Мооса, а температура плавления находится в диапазоне 1215-1260°С. В качестве других примеров горных пород можно привести мел, глину, песок, уголь.

Все горные породы делят на 3 большие категории. Самую крупную из них составляют магматические горные породы, на них приходится примерно 90% горных пород нашей планеты. Образуются такие породы при остывании магмы. Если магма, выброшенная вулканом, застывает на поверхности планеты, то образуется эффузивнаяпорода, к которым относятся базальт, риолит, андезит. Если же магма застывает внутри земной коры, то возникает уже интрузивная порода, примерами которых являются гранит, диорит, габбро.

Вторая по распространенности группа пород – это осадочные породы. Они формируются в поверхностной части земной коры в результате процессов выветривания, эрозии, деятельности живых организмов и выпадения осадков. Хотя их доля в объеме горных пород оценивается в 10%, они покрывают примерно три четверти поверхности континентов. Классическими примерами осадочных пород являются известняк, глина, уголь, доломит, боксит.

В свою очередь группа осадочных горных пород может быть разделена на несколько подгрупп согласно природе их формирования. Хемогенные породы формируются при протекании химических реакций, часто ими являются соли, выпадающие из растворов. Сюда же относят породы, образующиеся при испарении воды. Биогенные породы формируются из-за деятельности организмов. Обломочные породы образуются из смеси обломков других горных пород.

Третья крупная группа – это метаморфические горные породы, они формируются в результате явления, известного как метаморфизм. Это значит, что породы образуются из-за воздействия давления и температуры в глубине земной коры. Также метаморфические породы могут возникать вследствие движения тектонических плит или при падении метеоритов. Примерами таких пород являются амфиболит, скарн, гнейс, филлит.

Приведенная классификация не является однозначной и полной. Грань между магматическими и метаморфическими породами условна, при этом некоторые геологи выделяют и так называемые мантийные породы.

Задача геологии – не только описать различные минералы и горные породы и классифицировать их. Важно понять механизмы их формирования, что позволит создавать их в лабораторных условиях. И в этом направлении есть большие успехи. Ученые уже умеют создавать искусственные алмазы, причем себестоимость их синтеза оказывается меньше себестоимости их добычи традиционным способом.

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.

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.

применение гипса

Применение гипса

Метаморфические

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.

Сланец в интерьере

Сланец в интерьере

Метасоматические

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. -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:

  • Из руд извлекают металлы, включая редкоземельные и ценные. Например, габбро – источник железа, титана, ванадия, никеля, меди, серы. Пироксениты насыщены железом и платиной.
  • Гранитом, мрамором, базальтами, порфирами декорируют здания и интерьеры премиум-уровня. Из кирпича, бетона возводят частные дома, общественные здания.

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.

В настоящее время известно около 1000 видов горных пород, которые по своему происхождению делятся на три типа: магматические, метаморфические и осадочные. Земная гора сложена из этих пород, но магматические и метаморфические занимают основное место-95% от общей массы. На поверхности земли наибольшее распространение имеют осадочные породы.

Магматические горные породы состоят из 600 различных видов и разновидностей. Они образуются в результате застывания расплавленной магмы. Магма образуется в недрах земли и представляет собой сложный силикатный расплав, насыщенный различными газообразными веществами и парами воды.

Расплавленная магма, прорываясь по трещинам земной коры, в одних случаях застывает в ее недрах, что приводит к образованию глубинных пород, в других случаях она достигает поверхности земли, разливаясь потоками лавы, и дает начало излившимся породам, которые являются аналогами глубинных.

Условия остывания магмы в глубине и на поверхности земли резко различны. Глубинные магматические породы образуются в области высокого давления, медленного и равномерного остывания. В этом случае происходит полная раскристализация магмы и образуются плотные, массивные, полнокристаллические породы типа гранита, габбро, которые залегают крупными массивами.

Излившиеся горные породы формируются в виде лавовых потоков на поверхности земли. Это происходит при низком давлении и температуре, при быстрой отдаче тепла и газовых компонентов. При таких условиях кристализаци возникают породы с обилием аморфного стекла, часто с большой пористостью. Например, базальт, пемза. Излившиеся породы, образовавшиеся в палеозойскую эру и раньше, называют древними, а в более позднее время - молодыми.

Под структурой подразумевают особенности внутреннего строения породы, обусловленные размерами, формой и количественным соотношением ее составных частей-минералов.

  1. Зернистые (полнокристаллические) структуры;
  2. полукристаллические структуры (совместное нахождение кристаллов и аморфного стекла);
  3. стекловатые, типичные для излившихся пород.
  1. Крупнозернистые - более 5 мм;
  2. Среднезернистые – 5-1 мм;
  3. Мелкозернистые – менее 1 мм.

Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение составных частей породы в ее объеме. Для магматических пород характерны:

  1. массивная текстура – равномерное, плотное расположение зерен минералов;
  2. полосчатая текстура – чередование в порядке участков различного минерального состава или различной структуры;
  3. шлаковая текстура – порода содержит видимые глазом пустоты.

Строительные свойства невыветрелых магматических горных пород высокие. Это объясняется минеральным составом и жесткими кристаллизационными связями в структурах. Наибольшей прочностью отличаются мелкозернистые и равномернозернистые структуры, менее прочные крупнозернистые, порфировые и стекловатые породы. При оценке качества горных пород следует отдавать предпочтение массивной текстуре. Полосчатое сложение облегчает разработку, но в целом снижает качество пород. Отдельность магматических горных пород имеет большое значение при разработке (от этого зависит выбор способов производства взрывных работ), в какой-то мере облегчает добычу, раскалывание и обработку пород. В то же время трещиноватость сокращает количество получаемой продукции.

Магматические горные породы являются наиболее надежным основанием сооружений. На оценку их надежности влияют степень выветрелости, наличие трещиноватости, форма залегания, структурно-текстурные особенности и другие характеристики.

Кислые породы - магматические горные породы, пересыщенные кремнекислотой (65—70%), т. е. содержащие её в избытке, которая выделяется в виде минерала кварца (гранит, диорит и др.) или остаётся растворённой в аморфной основной массе — вулканическом стекле (обсидиан, смоляной камень и другие).

Средние горные породы - магматические горные породы, содержащие 56-65% кремнезёма. К ним относятся, главным образом, полевошпатовые породы с небольшой примесью железомагнезиальных минералов (пироксена, роговой обманки, реже биотита). Среди полевых шпатов различают средние плагиоклазы (олигоклаз, андезин). По составу веществ среди средних горных пород различают натриевый (диориты, андезиты, порфириты) и калиевый (сиениты, трахиты) ряды. Средние горные породы распространены, главным образом, среди эффузивных пород, в которых андезиты и порфириты преобладают над трахитами и порфирами. Интрузивные породы (диорит, сиенит) распространены значительно меньше.

Основные породы – магматические горные породы, содержащие 44-53% кремнезёма. В эту группу входит глубинная порода габбро и ее излившиеся аналоги – диабаз (древняя порода) и базальт (молодая порода).

Ультраосновные породы - магматические горные породы с низким содержанием кремнезёма 30-45%. Они не содержат полевых шпатов и кварца. К ним относятся пироксениты, перидотиты и дуниты. Все эти породы глубинного происхождения. Ультраосновные породы на поверхности земли неустойчивы и легко поддаются выветриванию. Используются как строительный и отделочный камень. Дуниты - ценное сырье для изготовления огнеупорных кирпичей.

Метаморфические горные породы образуются в результате глубоких изменения и преобразований магматических и осадочных пород в процессе метаморфизма – под влиянием высокой температуры, давления и химически активных веществ. Эти факторы метаморфизма вызывают изменения химического, минерального составов и структуры исходных пород.

Метаморфические горные породы по внешнему виду и условиям залегания занимают промежуточное место между магматическими и осадочными. По минеральному составу они ближе к магматическим. Наиболее типичными для них минералами являются слюды, кварц, полевые шпаты, хлорид, амфиболы, тальк и другие.

Метаморфическим горным породам присущи кристаллическая структура и своеобразная текстура; сланцеватая, когда пластинчатые минералы типа слюд располагаются параллельно друг друга: зернистая - с преобладанием зерен овальной формы; гнейсовая – для которой характерно чередование сланцевых и зернистых полос.

  1. Контактовый
  2. Динамометаморфизм
  3. Региональный.

Контактовый метаморфизм развивается на контакте между внедрившейся магмой и вмещающими ее горными породами. Воздействие высокой температуры, а также газов и паров воды ведет к коренному изменению вмещающих пород. Так возникают породы зернистого вида – мраморы и кварциты.

Динамометаморфизм. Преобразование исходных пород происходит под действием высокого давления, которое возникает в процессе горообразования или под слоем вышележащих толщ. При этом образуются породы типа глинистых сланцев с характерной для них сланцеватостью.

Региональный метаморфизм проявляется на больших площадях и в глубине земной коры. Глубинную толщу, где протекает этот процесс, называют поясом метаморфизма. Этот пояс по глубине интенсивности проявления факторов метаморфизма делят на три зоны.

Верхняя – начальная стадия метаморфизма, для которой характерна перекристаллизация пород под давлением вышележащих горных масс с изменением их минерального состава, но в ряде случаев еще сохранивших свой первоначальный облик. Например, кварцитовый песчаник, в котором перекристаллизован кремнистый цемент, но еще угадываются обломочные зерна кварца, или глинистые сланцы типа филлита, для которых характерна низкая степень метаморфизма по сравнению с осадочной глинистой породой аргиллитом.

Средняя – отличительными условиями которой являются высокая температура, гидростатическое давление и сильное одностороннее давление вследствие перераспределения вещества в недрах литосферы. Для этой зоны характерны такие породы, как кристаллические известняки и сланцы, кварциты, мраморы.

Нижняя – самая глубокая зона метаморфизма, которая отличается высокой температурой и высоким гидростатическим давлением при сравнительно слабом одностороннем давлении. Для этой зоны характерны породы высокой степени метаморфизма, такие как гнейсы, имеющие минеральный состав такой же, как и граниты, и близкую к ним прочность.

Читайте также: