Что происходит с горными породами в природе кратко и понятно

Обновлено: 02.07.2024

Горные породы на поверхности Земли последовательно проходят различные стадии преобразования.

В начале жизни Земли был период, когда ее поверхность была расплавленной. По мере остывания планеты это расплав (магма) затвердел и кристаллизовался, и образовались первые горные породы. Породы такого типа называются магматическими. Магматические горные породы продолжают формироваться и сегодня — это, например, вулканическая лава или выбросы магмы вблизи срединно-океанических хребтов (см. Тектоника плит). Поскольку это были первые породы, образовавшиеся на нашей планете, с них мы и начнем наш рассказ о цикле преобразования горной породы.

После формирования первых горных пород температура Земли продолжала снижаться, пока не опустилась ниже точки кипения воды. Как только на Землю упала первая капля дождя, магматические горные породы начали выветриваться. От породы отделилась первая частица и была смыта вниз, чтобы стать первой песчинкой на первом пляже. Время шло, все больше и больше частиц смывалось в недавно образовавшийся океан, скапливаясь на дне в виде слоя толщиной в несколько километров. В нижней части этого скопления вода протекала сквозь песчинки, оставляя между ними клейкий глинистый осадок, в результате чего образовалось что-то вроде цемента. Так под воздействием огромного давления верхних слоев рыхлое скопление песчинок превратилось в твердую горную породу — песчаник. Нечто похожее получится, если полить клеем кучу песка и затем поставить на нее что-нибудь тяжелое.

Когда на Земле появилась жизнь, стала создаваться новая широко распространенная форма отложений. Микроскопические организмы, живущие в океане, извлекали кальций из морской воды, чтобы придать твердость своим раковинам. Когда эти организмы умирали, их раковины, словно снег, падали на дно океана. Спустя тысячелетия они тоже превратились в камень — в данном случае в известняк.

Породы, образованные в процессе оседания, называются, что неудивительно, осадочными горными породами. Существуют различные виды осадочных пород в зависимости от вида отложений: песок образует песчаник, кальций образует известняк, ил образует глинистые сланцы. Крупные реки — такие как Амазонка, Нил, Миссисипи — постоянно оставляют в своих дельтах тонны ила, который когда-нибудь превратится в сланцы.

Осадочные горные породы, как правило, нетрудно распознать. Поскольку они образуются на дне океанов и озер, они откладываются слоями и выглядят как страницы лежащей на столе закрытой книги, если посмотреть на нее сбоку. Такие породы можно наблюдать по сторонам дорог, проложенных в холмистой или горной местности. И если вы видите осадочные породы высоко в горах, далеко от океанов — это наглядная демонстрация того, что поверхность Земли находится в постоянном движении (см. Тектоника плит).

После того как осадочные породы сформировались, с ними могут происходить самые разные вещи. Они могут подвергаться эрозии (выветриваться, вымываться и т. п.), привнося свои частицы в осадочные отложения новых поколений. В результате тектонической активности они могут оказаться погребенными глубоко под поверхностью Земли. Там под действием высокого давления и высокой температуры структура минералов, образующих породу, изменяется и становится кристаллической. Тогда существенно изменяется и сама горная порода, состоящая из этих минералов. Например, известняк в результате таких воздействий превращается в мрамор, а глинистые сланцы становятся кристаллическими сланцами. Горные породы, подвергшиеся таким превращениям, называются метаморфическими.

Первая частица, выветрившаяся из магматической породы, могла проделать этот путь — в земную кору и обратно — несколькими способами. Она могла входить в состав осадочных пород, которые, в свою очередь, могли вновь выветриться и образовать очередное поколение горных пород такого же типа. Или же она могла преобразоваться в породу другого типа. Наконец, любые из этих горных пород могли попасть под поверхность Земли в результате таких процессов, как столкновения материков или субдукция — когда из-за глубинных разломов одна тектоническая плита пододвигается под другую (см. Тектоника плит). В этом случае они могли расплавиться, а их атомы — выйти на поверхность в виде магматической породы для того, чтобы весь цикл повторился вновь.

sdvarl 30.07.2005 01:20 Ответить

В статье имеется физическая ошибка, которая может рассматриваться, как дань художественному вымыслу. Связана она с представлением, что когда-то в связи с понижением температуры поверхности на Земле настал момент, когда "первые капли дождя упали на Землю".
Если считать, что количество воды на Земле не менялось, и всю имеющуюся жидкую воду перевести в атмосферу, то будет достигнуто давление большее, чем критическое давление для воды. Это означает, что при соответствующей температуре на поверхности Земли нигде не было четкой границы, отделяющей жидкую воду от газообразной. На самом деле, если учесть, что в тогдашней атмосфере было гораздо больше углекислого газа, чем сейчас, то в те далекие "горячие времена" давление атмосферы было гораздо больше, чем критическое давление для воды.

Начинать статью с рассказа о магматических породах очень даже правильно, поскольку они действительно образовались первыми и слагают все оболочки Земли, начиная с верхней мантии и до самого ядра. Но вот незадача, эти т.н. первичные магматические породы нигде не выходят на поверхность. Более того, все известные в пределах земной коры магматиты и вулканиты являются вторичными по отношению как к осадочным толщам чехла, так и протоосадочным отложениям фундамента (возраст осадочной формации Иссуа -4,2 млрд. лет, а самых древних гранитов - не превышает 3,9 млрд. лет). Выходит, что самыми древними породами на Земле, по крайней мере, в объеме земной коры, том объеме, который доступен геологам для исследований являются породы осадочного происхождения. И распознаются они, конечно, не по принципу "образования на дне океанов и озер. ", а по составу, в бассейнах осадконакопления с участием водной среды.
Если отвлечься от вопроса, что первично - "яйцо или курица?", то необходимо признать, что предложенный цикл преобразования горных пород: "расплав (магма), излияние лавы, эрозия, оседание, сжатие и снова расплав" выглядит очень убедительно. Но это только на первый взгляд, поскольку в этой цепи последовательных преобразований есть слабое звено, вернее оно отсутствует вовсе, так как ни в природных условиях, ни в эксперименте никакую осадочную породу не возможно перевести в расплав! При попадании в область высоких температур или "магматический очаг?" (хотя такое возможно только в доменной печи) из осадочной породы вначале выгорит вся органика, а негорючий остаток сохранится в виде шлака. По нашему глубокому убеждению в расплав может перейти только порода, образованная в результате кристаллизации из расплава("рожденный ползать - летать не может"). В разрезе Земли этим условиям отвечают первично кристаллические породы верхней мантии, которые и попадают на поверхность Земли из вулканов.
Конечно, осадочные породы, погружаясь вглубь Земли, в зону высоких температур и давлений изменяют свои свойства, превращаясь в т.н. метаморфические породы (различные кристаллические сланцы, гнейсы и т.п.), которые сохраняют свою первичную осадочную природу и никогда, ни при каких условиях не могут быть переведены в расплав!

ferrogrus 28.05.2011 21:42 Ответить

"В начале жизни Земли был период, когда ее поверхность была расплавленной." (цитата из статьи)
а вот так считают Сорохтин, Ушаков ("Развитие Земли", учебник):
"Во-первых, молодая Земля сразу же после своего образования была относительно холодным космическим телом и нигде в ее недрах температура не превышала температуру плавления земного вещества. Во-вторых, первичная Земля имела достаточно однородный состав. "
И аргументированно этот факт доказывают.
А плавиться она начала позже, и частично, и никогда не расплавлялась целиком.
был бы интересен комментарий автора.

Круговорот горных пород — постоянный процесс преобразования одних видов горных пород (магматические, осадочные и метаморфические) в другие.

Круговорот горных пород в природе замечательно описан известным российским геологом Александром Евгеньевичем Ферсманом :

Ферсман Александр Евгеньевич (\(1883\)–\(1945\)) — русский геохимик (специалист по земным недрам) и минералог (специалист по минералам).

Кроме преподавания в Московском университете он занимался исследовательской деятельностью и лично принимал участие в геологических экспедициях. Им были открыты Мончегорское медно-никелевое месторождение, Хибинское месторождение апатита (основное сырьё для производства фосфорных удобрений), месторождение серы в Средней Азии и др. Ферсман был известным знатоком драгоценных и поделочных камней. В его честь названы такие редкие минералы, как ферсмит и ферсманит.

Осадочные горные породы, образованные за счёт выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму — источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы.

Геологический круговорот веществ в природе обусловлен взаимодействием
солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение
вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород,
в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и
давлений. Там они переплавляются и образуют магму – источник новых магматических
пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов
выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы.
Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый
цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем
приводит к весьма значительным изменениям.
.

В начале жизни Земли был период, когда ее поверхность была расплавленной. По мере остывания планеты это расплав (магма) затвердел и кристаллизовался, и образовались первые горные породы. Породы такого типа называются магматическими. Магматические горные породы продолжают формироваться и сегодня — это, например, вулканическая лава или выбросы магмы вблизи срединно-океанических хребтов (см. Тектоника плит). Поскольку это были первые породы, образовавшиеся на нашей планете, с них мы и начнем наш рассказ о цикле преобразования горной породы.

Породы, образованные в процессе оседания, называются, что неудивительно, осадочными горными породами. Существуют различные виды осадочных пород в зависимости от вида отложений: песок образует песчаник, кальций образует известняк, ил образует глинистые сланцы. Крупные реки — такие как Амазонка, Нил, Миссисипи — постоянно оставляют в своих дельтах тонны ила, который когда-нибудь превратится в сланцы.

Геологические процессы, связанные с образованием трех перечисленных групп горных пород, завязаны в цикл. Застывая, магма образует магматические горные породы. Оказавшись на поверхности, они подвергаются процессу выветривания, дробящему их на частицы различного размера, которые затем переносятся внешними агентами (ветром, водой и т. д.) к осадочным бассейнам, где эти частицы осаждаются и слеживаются, превращаясь в осадочную горную породу. Погружаясь на большую глубину, осадочные горные породы подвергаются воздействию тектонических процессов и превращаются в метаморфическую горную породу. При сильном росте давления и температуры метаморфическая горная порода плавится и образует магму, которая затем снова становится магматической горной породой, замыкая цикл.

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.

Читайте также: