Горные породы и полезные ископаемые кратко

Обновлено: 05.07.2024

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

Особенности и характеристики

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

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

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

Образование горных пород

Разработана классификация горных пород, основанная на их происхождении.

Вытекание жидкой лавы

Эффузивные породы - базальт, липарит

Гранит, диорит, габбро, дунит

На разных глубинах

Песок, щебень, валуны

Отложение в океанах

Известняк, мел, диатомит

Отложение на суше

Каменный уголь, торф

Осаждение из растворов

На разных глубинах

Мрамор, сланец, гнейс

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

Магматические породы

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

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

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.

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.

Экзогенные процессы основаны на энергии солнца. Они происходят при небольшой температуре и обычном давлении у земной поверхности. При этом обнажившиеся или залегающие на малых глубинах породы выветриваются, размываются водой и разрушаются живыми организмами.

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.

Камни используются и в ювелирном деле. В этом случае их разделяют по ценности. Самыми дорогими считаются ювелирные — алмаз, жемчуг, пирит. А наиболее дешевыми — оникс, обсидиан, алебастр. Последние еще называют поделочными.

Горные породы

Горными породами называется любая масса одного или нескольких минералов, органических веществ, которые являются продуктами природных процессов. Такие вещества могут быть в разном агрегатном состоянии: консолидированном, твёрдом или рыхлом (мягком). Породы слагают земную кору, а их строение и состав зависят от геологических процессов. Для лучшего понимания можно привести примеры: песок, торф, мел, гранит, глина, каменный уголь.

Известные группы

Все породы разделены на определенные группы. Классификация основывается на их происхождении. Геологи долгое время исследовали различные материалы, чтобы понять, как они сформировались. В результате они выявили три группы:

магматические;
осадочные;
метаморфические.

Магматические породы могут кристаллизоваться на глубине или на земной поверхности, а также на дне океана. Большинство из них в основном сформированы из кремния, это силикатные расплавы. Реже встречаются металлы, сульфиды и карбонаты. Самая важная характеристика этой группы — химический состав, материалы содержат кремнезём и щёлочи. Основные магматические породы: вулканическое стекло, пемза, обсидиан.

Метаморфическая группа формируется в толще земной коры из-за изменений, происходящих с осадочным или магматическим слоем. На неё воздействуют активные химические соединения и водные растворы. Породы могут изменяться под действием давления и высокой температуры. Основные примеры метаморфических пород: хлориты, тальковые и глинистые сланцы, кварцит и гнейсы.

Осадочная группа образуется на поверхности земли в результате изменения морских и континентальных осадков. В неё входят обломочные, глинистые и хемогенные породы. Первые представлены грубыми продуктами, образованными из-за механического разрушения материнских слоев. Глинистые виды — это дисперсные материалы, сформировавшиеся из-за преобразования силикатных минералов. Хемогенные породы основаны на растворах соли, углей или органогенных известняков.

Особенности метеоритов

Метеоритами называют тела космического происхождения, которые упали на поверхность небесного объекта. Большинство из тех, что были найдены на Земле, имеют массу не более нескольких килограммов. Но самым крупным считается метеорит Гоба: его вес составил примерно 60 тонн. Изначально существование этих пород не признавалось, их остатки даже были изъяты из музеев и коллекций. Позже метеоритами занимались многие геологи и ученые. А в Российской академии наук даже есть специальный комитет, занимающийся сбором, исследованиями и хранением остатков.

Чаще всего встречаются каменные метеориты. В их состав входят силикаты — оливин и пироксены, энстатиты. Раньше ученые считали, что большинство космических тел были образованы в результате разрыва одного или нескольких крупных объектов. Но позже анализы метеоритов показали, что они являются осколками множественных астероидов.

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.

Земная кора состоит из множества минералов и пород. У них разное происхождение, физические и химические свойства. А человек уже давно научился не только добывать и использовать их в разных сферах, но и выращивать минералы самостоятельно.

Горные породы окружают нас повсюду. Это и песок в песочнице, и стены дома, и декоративные изделия. Вообразить существование нашей цивилизации без них сложно.

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 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.

Представители группы: базальт, гранит (и его разновидность пегматит), лабрадорит, габбро.

Базальт

Осадочные

Осадочные горные породы формируются на поверхности или очень малой глубине при низкой температуре и давлении.

Осадочные породы

Это результат нескольких процессов:

Переформирование фрагментов более древних руд, в результате чего получаются обломочные породы.
Концентрация продуктов жизнедеятельности биологических организмов.
Осаждение из воды химических элементов и соединений.

Осадочный материал считается вторичным. Его отличает слоистость и залегание пластами.

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

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

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

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

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.

Горные породы и минералы – это соединения природного происхождения, входящие в состав земной коры. Внешняя оболочка земного шара состоит из множества пород и самых различных минералов, каждый из которых представляет большой интерес для науки. Рассмотрим их основные характеристики, сходства и отличия.

Минералы

Минералы – это самородные, устойчивые химические элементы, с уникальными физическими и химическими признаками. Они формируются в результате сложных природных процессов. А в настоящее время человечество научилось выращивать их в лабораториях, на морских фермах и заводах. Минералы образуют горные породы.

Одним из примеров, как человек использует знания о минералах для собственных нужд, является искусственное производство жемчуга. На специальных морских фермах создаются условия, максимально приближенные к естественным. Полученный таким образом жемчуг ни в чем не уступает натуральному и обладает аналогичными характеристиками.

Рис. 1. Необработанный алмаз

В природе встречается несколько форм минералов:

твердые (золото, алмаз);
жидкие (ртуть, нефть);
газообразные (сероводород, углекислый газ).

Твердые минералы, в свою очередь, могут быть кристаллическими (кварц) и аморфными (все разновидности смол, опал). В основе кристаллических минералов лежат многочисленные кристаллы, в то время как аморфные минералы не имеют их в своем составе.

Свойства минералов во многом зависят от их строения. Так, один и тот же элемент способен образовывать различные формы минералов. К примеру, углерод может создавать два совершенно разных соединения, с противоположными свойствами: мягкий и пластичный графит и самый твердый в мире минерал – алмаз.

которые читают вместе с этой

Рис. 2. Алмаз – самый твердый в мире минерал

Горные породы

Горные породы – это природные соединения, состоящие из одного или нескольких минералов. Большинство пород называются так же, как и слагающие их минералы: нефть, слюда, гипс, глина. Минералы, образующие горные породы, а также их соединения, могут быть самыми различными.

По своему происхождению все породы делят на 3 класса:

Формируются в результате застывания магмы, вышедшей на поверхность земной коры. Под воздействием различных внешних факторов и сильных температурных колебаний образуются соединения с различным строением и свойствами. Магматические породы, в свою очередь, бывают излившимися и глубинными. Для последних характерна плотная кристаллическая решетка и высокая прочность (гранит, базальт).

Формируются под влиянием солнечного света, атмосферных газов и осадков, температуры, растительных и животных остатков. Осадочные породы могут быть обломочными (гравий, галька, песок, камни), химическими (гипс, каменная соль), органическими (известняк, мел).

Образуются под действием тектонических колебаний, давления, химически активных компонентов и высокой температуры. Метаморфиты появляются при сдвигах земной коры. При этом происходит смешивание различных пород и слоев.

К первичным горным породам относятся только магматические, в то время как оставшиеся 2 класса образуются за счет их видоизменения и разрушения.

Главным отличием любой горной породы от минерала является неоднородность, поскольку в ее составе уже содержится один или несколько минералов. И если в основе строения минерала лежит кристаллическая решетка, то горная порода состоит из минеральных микрочастиц, соединенных между собой в хаотическом беспорядке, без единой структуры.

Что мы узнали?

Поверхность земного шара состоит из минералов и горных пород. Мы узнали, какие по происхождению бывают породы и чем отличаются горные породы от минералов, каковы особенности их строения и свойства.

Читайте также: