Горные породы и минералы. Какие бывают и чем отличаются?

Минералы и горные породы. Строение и происхождение минералов

Минерал – природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов, протекающих в глуби земной коры или на поверхности. Каждый минерал имеет определенное строение и обладает присущими ему физическими и химическими характеристиками. В настоящее время известно более 2 500 минералов (не считая разновидностей). Наука, изучающая минералы, называется минералогией.

В зависимости от агрегатного состояния, минералы подразделяются на твердые (кварц), жидкие (ртуть), газообразные (метан). Наибольшим распространением пользуются твердые минералы, среди которых, в свою очередь, преобладают кристаллическими (атомы в них расположены упорядоченно), и гораздо реже встречаются аморфные (с хаотичным расположением атомов). Наука о строении кристаллических минералов называется кристаллографией.

В зависимости от пространственного расположения элементарных частиц,, составляющих кристаллическую решетку, все многообразие форм кристаллов можно свести к нескольким группам симметрий, или сингоний. Выделяют семь сингоний: моноклинную, триклинную, ромбическую, тригональную, тетрагональную, гексагональную, кубическую. Огромное влияние на структуру кристаллической решетки оказывают физико-химические условия минералообразования: кристаллы одного и того же минерала, возникшие в разных условиях, будут отличаться сингонией. Более того, из одного элемента возможно формирование совершенно разных минералов: например, состоящих из углерода графита и алмаза. Способность одинаковых по составу твердых веществ кристаллизоваться в разных модификациях называется полиморфизмом.

От внутреннего строения напрямую зависят физические свойства минералов. Так, обладающие кубической сингонией октаэдрические кристаллы алмаза – модификации углерода – характеризуются наивысшей твердостью. Другая же модификация углерода – графит – кристаллизуется в гексагональной сингонии и отличается минимальной твердостью. Кристаллическим минералам свойственна анизотропность – физические свойства в них отличаются по разным направлениям в кристалле. Наоборот, аморфным минералам характерна изотропность – сохранение физических характеристик, независимо от направления. К числу важнейших физических свойств, позволяющих производить макроскопическое определение минералов, относят следующие: твердость, блеск, цвет в куске, цвет в порошке (цвет черты), спайность, излом, прозрачность, удельный вес.

По занимаемому в составе горных пород объему минералы делятся на породообразующие и акцессорные. Породообразующими (их около 50) являются минералы, играющие первостепенную роль в составе горных пород. Состав породообразующих минералов служит одним из критериев, по которым определяют название горной породы. Акцессорные минералы встречаются в виде незначительных примесей (не более 5 % от объема породы) и их наличие не влияет на название породы. Кроме того, выделяют обширную группу рудообразующих минералов, использующихся человеком для производства металлов.

По происхождению минералы делятся на типы, которые объединяются в две группы: эндогенные – возникают в глуби земной коры благодаря процессам магматизма и метаморфизма, а также экзогенные – образующиеся в верхней части земной коры в результате выветривания и осаждения из водных растворов. Последовательность формирования минералов от эндогенных до экзогенных можно представить следующим образом.

1. Магматический тип минералообразования имеет место в пределах магматического очага, возникающего в глуби земной коры. По мере остывания и гравитационного разделения магмы, из нее последовательно кристаллизуются вначале тугоплавкие, а затем все более легкоплавкие минералы. Соответственно, первыми возникают тяжелые зелено-черные минералы: оливин, авгит, лабрадор; затем более легкие: роговая обманка, слюды, ортоклазы, а в завершение – самый легкий низкотемпературный кварц. Такая последовательность получила название реакционного ряда Боуэна (по имени канадского ученого).

2. Пегматитовый тип проявляется на последних стадиях остывания магмы, при температурах 500 – 700° С, когда в расплавленном виде остаются лишь самые легкие фракции, обогащенные кислотами и щелочами и насыщенные газами. В этих условиях формируются своеобразные породы – пегматиты, сложенные крупными и гигантскими кристаллами кварца, ортоклаза, слюд. На данной стадии возникают многие драгоценные камни, рудные и радиоактивные минералы.

3. Пневматолитовый тип заключается в кристаллизации перенасыщенного газами вещества магмы, поднимающегося по трещинам земной коры. Из летучих соединений формируются руды висмута, вольфрама, молибдена, мышьяка и др. Когда температура понижается до 500° С, пневматолитовый тип начинает сопровождаться гидротермальными процессами, ведущими к накоплению рудообразующих минералов: галенита, сфалерита, киновари, халькопирита, пирита, золота, а также кальцита и др.

4. Гидротермальный тип начинается при охлаждении газов и растворов до 375° С, что обуславливает образование как самородных минералов, так и хлоридных, сульфатных и других соединений: серы, галита, сильвина и др.

5. Гипергенный тип минералообразования проявляется на земной поверхности в воздушной или водной среде, или на небольших глубинах в земной коре. Здесь неустойчивые ко внешним воздействиям минералы разрушаются и переходят в устойчивые соединения. Основополагающее значение принадлежит процессам выветривания, осаждения веществ из водных растворов, деятельности подземных вод. Характерными минералами являются каолин, монтмориллонит, галит, сильвин, малахит, лимонит, боксит и др.

6. Метаморфический тип обусловлен воздействием на горные породы высоких температур, давления, а также магматических газов и растворов. При этом возникает обширный перечень минералов, как хлорит, тальк, графит, магнетит и др.

Процессы минералообразования могут сопровождаться метасоматозом – замещением одних минералов другими при изменении физико-химических условий. Например, переходом пирита (FeS₂) в лимонит (Fe₂O₃ x nH ₂O) в результате окисления. Кроме того, возможно образование одного и того же минерала в разных условиях. Наконец, каждому типу минералообразования характерны свои, строго закономерные сочетания минералов, что ведет к образованию минералов-спутников. Такое явление получило название парагенезиса. Практическое значение парагенезиса заключается в том, что на основании обнаружения одного минерала, можно предполагать наличие другого. Так, наличие пегматитового кварца свидетельствует о возможности обнаружения золота.

Что такое горная порода и минералы? Определение, виды, состав и отличие

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

Традиционно под минералами понимают твердые вещества, но этот подход ошибочен. Нефть, и ртуть могут считаться жидкими минералами, а природный газ и метан – газообразными. Для того, чтобы вещество считалось минералом, достаточно лишь, чтобы его можно было найти в земной коре в природных условиях. Понятно, что один и тот же минерал может находиться в разных агрегатных состояниях, но одно из них считается «основным». Так, лед признается твердым минералов, а вода в минералогии считается расплавом льда.

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.

Происхождение горных пород в земной коре: месторождения видов и их свойства

Вся поверхность Земли состоит из минералов, образующих различные полезные ископаемые. Их формирование происходит при определенных благоприятных условиях. Большинство природных веществ сосредоточено на материках, и лишь малая часть находится на океаническом дне. В зависимости от происхождения горных пород определяется их особенности и характерные свойства, которые в дальнейшем находят свое применение в разных сферах промышленности и народном хозяйстве.

Типы пород выбираются в зависимости от их физических свойств: прочности, плотности, изнашиваемости и т. д. Например, обработка камня вручную невозможна, поэтому в древние времена сооружения возводились из цельных кусков. Таким образом появились знаменитые египетские пирамиды, Китайская стена, Тадж-Махал и другие исторические ценности.

Что такое горные породы

Горные породы представляют собой совокупность природных минералов более или менее постоянного состава.

Их залежи сосредоточены в недрах земной коры. Полезные ископаемые, в составе которых только один минерал, называются простыми или мономинеральными. Если же вещество состоит из нескольких компонентов, то его именуют сложным или полиминеральным.

В земле встречаются ископаемые разнообразной формы. Камни как будто отполированы, отшлифованы или вырезаны кем-то. Правильные многогранники — кристаллы, блестят гранями и гладкими плоскостями. Они довольно разнообразны по размерам и геометрии, могут быть метровой толщины или узкими, острыми и маленькими.

Формирование и происхождение минералов

Минерал — одна из частей земной коры, ее природное химическое соединение. Для каждого из них характерно свое название и химическая формула, но едиными и неизменными остаются их физические характеристики: цвет, удельный вес, твердость и т. д.

Минералы образуются в озерах, пустынях, болотистых местностях и в недрах земли. Под воздействием Солнца, температурных изменений и воды происходит выветривание твердых магматических пород. Из них образуются разные по размеру обломки, которые постепенно распадаются на мелкие частицы. Водой и ветром они переносятся и оседают, образуя пористые скопления на континентальной поверхности и на дне водоемов. Со временем происходит их затвердение, уплотнение и формирование уникальной для каждого типа структуры.

Разница между минералами

Термин «минерал» происходит от латинского слова minerale, что в переводе значит «руда». В земной коре они чаще всего представлены в твердом состоянии, но встречаются также жидкие и газообразные вещества. Минералов в природе очень много. В настоящее время известны 6 тысяч разнообразных типов, но только 150 из них широко используются.

По степени распространенности в земле выделяют следующие минералы:

градообразующие — составляют основу большей части пород;
акцессорные — присутствуют в составе сырья и составляют не более 5 % от общей массы;
редкие — встречаются в природе нечасто.

Наука делит все минералы на классы: карбиды, сульфиды, селениды, хроматы и прочие.

Часто возникает вопрос, чем отличается и к какому природному типу относится то или иное вещество. Например, гранит — это минерал или горная порода, и чем является известняк? Первый по своей сути — это сырье, которое включает в себя разные минералы, и состав его неоднороден в отличие от однородных типов — кварца, аметиста или хризолита. Известковое вещество является осадочной породой чаще органического происхождения, состоящей из карбоната кальция или из арагонита, может содержать примеси обломочного материала, глинистого и кремнистого вещества, пирита и сидерита.

Генетическая классификация

В основу классификации внутриземных залежей положено их происхождение (генезис). Это позволяет легче разобраться в многообразии разновидностей и выявить причины в различии их свойств.

По происхождению природные ископаемые делятся на три генетические группы:

Магматические. Образуются на большой глубине, где преобладают высокие температуры плавления и давление. Кристаллизация происходит из магмы с характерным силикатным составом. Магматические породы делят на две большие подгруппы: интрузивные (граниты, диориты, габбро) и эффузивные (базальты, андезиты, дациты).
Осадочные. Их еще называют вторичными. Образовались в результате разрушения изверженных и других веществ под воздействием внешних факторов. По характеру образования и составу осадочное сырье делится на обломочное, биохимическое, хемогенное и биогенное. Самыми известными веществами являются полевые шпаты, апатит, мел, известняк. К осадочным минералам относятся и жеоды — замкнутые полости, частично или почти целиком заполненные скрытокристаллическим или явнокристаллическим минеральным веществом. Так зарождаются кварц, турмалин, симбирцит (вариант кальцита) и другие драгоценные камни.
Метаморфические. Появляются при изменении двух первых типов в недрах земли. Такие природные ископаемые имеют уникальный химический состав, но в их основе лежит первостепенный минерал, из которого они образовались. Все метаморфические породы разделяют на сланцеватые и несланцеватые, а в зависимости от условий образования выделяют региональный, гидротермальный и контактный метаморфизм.

Возраст земной коры и минералов взаимосвязан. Слой ископаемых служит надежным источником о прошлой жизни Земли и истории ее развития.

Вещества в недрах расположены слоями. Если залегание не нарушено, не начался процесс распада радиоактивных элементов и слой находится ближе к поверхности, то его можно считать молодым. Чем ниже расположены ископаемые, тем они старее.

Процесс распада происходит постоянно и не зависит от внешних условий. По нему и исчисляют абсолютный возраст пород в миллионах или тысячах лет. В таблице наглядно представлены вещества, образовавшиеся тем или иным способом.

Месторождение

Каждая страна занимает свое определенное место по промышленному освоению и добыче природного сырья. Ежегодно обнаруживаются новые запасы подземных богатств, поэтому первые позиции отдельных государств из года в год меняются.

Россия была и остается лидером по месторождению природных ресурсов. Самые крупные залежи газа — Уренгойское и Ямбургское. Богатейшие местности с углем расположены на Урале, в Восточной Сибири, на Дальнем Востоке и в Центральной части страны.

Основные месторождения газа и нефти на других материках расположены в предгорных прогибах и впадинах. Самые большие мировые места добычи сырья находятся на морском дне континентального шельфа Африки и Австралии.

В Латинской Америке расположены запасы цветных и редких металлов, что выводит ее на первое место среди других стран и континентов. В Северной Америке находятся крупные каменноугольные бассейны, а в Азии — запасы драгоценных и полудрагоценных камней.

Как добывают

Добыча полезных ископаемых проводится повсеместно. С развитием технологий этот процесс несколько упростился, но по-прежнему остается зависимым от глубины залегания вещества и от его содержания в породе.

На сегодняшний день выделяют три основных способа добычи сырья:

карьерный — применим лишь при неглубоком залегании вещества;
шахтный — позволяет добывать горную породу более высокого сорта;
метод подземного выщелачивания — используется система скважин, в которые закачивают специальный химический реагент.

Сыпучие, рыхлые породы, такие как глина, песок, мергель разрывают экскаваторами и гидромеханическим способом, т. е. размывают породу водой и транспортируют по трубопроводам.

Крупные предприятия

Добычу природного сырья осуществляют горные предприятия, представляющие собой самостоятельную производственную единицу. Они осуществляют разведку, извлечение и обогащение различных пород.

Существуют следующие предприятия по добыче сырья:

Современные шахты и рудники представлены комплексами строений, сгруппированных в блоки. На поверхности располагаются здания подъемных машин, эстакады, помещения электроподстанции и многое другое, что может понадобиться при добыче природного сырья. На поверхности размещаются материальные склады различного назначения.

В России

В недрах России находится до 10 тысяч тонн золота и другого сырья, которое добывается уже на протяжении многих десятков лет. Промышленная разработка ведется на Наталкинском месторождении и в Сухом Логе. На долю Дальневосточного округа приходится большая часть золотодобычи — более 50 % в год.

Список главных российских горнодобывающих предприятий.

Артель «Амур». Специализируется на добыче платины и палладия.
«Атомредметзолото». Предприятие ведет добычу урановых руд.
«Евразруда». Занимается разработкой пяти месторождений железной руды.
Приаргунское ПГХО. Специализация — разработка урановых и молибдено-урановых месторождений в Забайкальском крае.

Это лишь малая часть предприятий, действующих на отечественной территории. Некоторые из них активно ведут добычу ископаемых, но есть и такие, которые находятся на грани банкротства.

Значение

Сложно представить себе народное хозяйство или промышленную деятельность без использования горных пород. Применять их для собственных нужд начали еще в древние времена, когда человек научился обрабатывать камни.

Первое место, где используется природное сырье — строительная отрасль. Здесь востребован мрамор, известняк, гранит, кварцит и другие вещества. Некоторые породы находят свое применение в металлургии, например, огнеупорная глина и доломит.

В химической отрасли используется каменная соль, трепел и диатомит. В сельском хозяйстве не обойтись без калийных солей и фосфоритов, которые входят в состав удобрений.

Таким образом, можно сделать вывод, что полезные ископаемые являются необходимыми помощниками человека практически в каждой сфере.

Интересные факты

Существует множество пород, которые добываются из земных недр. Все они
позволяют получить необходимые для комфортной жизни вещи, дают возможность обогревать жилища, питаться, делать украшения и многое другое.

Факты о полезных ископаемых, которые позволяют побольше узнать о тайнах, скрывающихся в подземных глубинах:

Уголь — распространенное ископаемое, которое часто используется как топливо. Интересно, что из слоя торфа в 20 метров под давлением образуется пласт угля всего лишь в 2 метра. Чем ниже залегает слой мертвой растительности, тем тоньше будет пласт угля.
Малахит — полудрагоценный камень, который часто используется ювелирами. Самый большой добытый массив весил 1,5 тонны. Такое сокровище было подарено императрице Екатерине ll, а позднее минерал стал достоянием музея Горного института в Санкт-Петербурге.
Золоту было присвоено звание одного из самых гибких металлов. Его используют даже для изготовления швейных нитей. Из одной унции золота можно получить нить длиной около 80 км.
Обсидиан — вулканическое стекло, обладающее высокой плотностью. Образуется минерал под воздействием очень высоких температур при извержении магмы. Археологи нашли подтверждение тому, что первые хирургические инструменты были изготовлены именно из обсидиана.

Благодаря своему разнообразию полезные ископаемые используются в медицине, ювелирном деле, быту и многом другом, делая жизнь и деятельность человека проще.

Видео

В данном ролике кратко рассказывается о том, что такое горная порода и минерал, об их классификации.

Что такое горная порода и минералы? Определение, виды, состав и отличие

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.

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.

ТОП-3 статьикоторые читают вместе с этой

Рис. 2. Алмаз – самый твердый в мире минерал

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.
Рубидий-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.

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.

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.

Кварц

Кварц – самый распространенный минерал в природе. Он входит в состав многих горных пород. Доля кварца в общей массе земной коры составляет около 60 %. Химическая формула минерала: SiO₂.

Название «кварц» произошло от немецкого слова и переводится как «твердый». В чистом виде это достаточно твердый, бесцветный (или белесый) минерал. Примеси других веществ могут придавать ему самую разнообразную окраску. Существует несколько десятков разновидностей кварца (кремень, аметист, халцедон, оникс и другие).

Список самых распространенных горных пород, используемых человеком

Горные породы в зависимости от состава, способа образования, химических характеристик и структуры делят на классы и группы, в которые входят отдельные минералы. Описать все горные породы сложно. В некоторые классы входят от нескольких десятков до сотни различных элементов.

В таблице приведен список наиболее популярных и распространенных природных ископаемых.

Содержат кремний и соли кремниевых кислот.

Это минералы, имеющие в составе соли угольной кислоты.

Встречаются во всех видах горных пород. Содержат оксиды различных веществ.

Многие горные породы состоят из элементов, относящихся к разным группам ископаемых.

Наиболее интересные из них:

Гранит. Содержит слюду, кварц и полевые шпаты.
Песчаник. Образуется из обломков различных пород, которые сцементированы различными минералами.
Сланец. Характеризуются слоистой структурой, образованной при спрессовывании нескольких горных пород.

Полевые шпаты

Полевой шпат – это минерал или горная порода? Многие уверены, что второе. На самом деле, это минерал, причем один из самых распространенных. Принадлежит он к классу силикатов.

Полевые шпаты – главные градообразующие минералы многих пород магматического происхождения (например, гранитов). Сегодня они достаточно широко применяются человеком: в стекольной, керамической, химической промышленности. Их также используют в качестве флюсов в металлургии и как наполнители в зубных пастах.

Горные породы – виды с фото и названиями, физические свойства

Горные породы – это объекты органического или неорганического типа, которые образовались под воздействием природных условий, в естественной среде.

Разновидности
Классификация горных пород
Магматические
Метаморфические породы
Осадочные породы

Разновидности

Консолидированные
Твердые
Мягкие
Рыхлые

Классификация горных пород

Магматические.
Метаморфические.
Осадочные.

Магматические

Магматические горные породы – это получившиеся из застывшей лавы вещества. При переходе лавы из жидкого состояния в твердое происходит ее кристаллизация. Породы именно такой классификации играют самую значительную роль в составе земной коры планеты. Ярким примером магматического объекта является гранит.

Глубина

Плутонические. В данную группу входят горные образования, которые застыли на большой глубине.
Гипабиссальные . Среди числа таких пород находятся обломки или другие разновидности горных материалов, которые кристаллизовались на относительно небольшой глубине.
Вулканические . Эта группа делится на два класса:
- Застывшиенепосредственно в кратере вулкана. Они носят название вулканитов.
- Застывшие на склонах вулкана или у его подножия . Такие обломки называются субвулканитами.

Важно! Почему такой фактор, как глубина, так важен, что его выделили в отдельные группы? На самом деле все очень просто. Чем больше глубина, тем больше давление. При этом неважно, куда углубляются – в воду или в землю. Таким образом, глубина является важным фактором для такой характеристики, как степень кристаллизации. Именно она придает породе твердость.

Кристаллизация

Полную
Неполную
Скрытую

Породы плутонического типа являются полнокристаллическими, потому что образовывались очень глубоко – 5-9 км.
Породы гипабиссальные имеют кристаллизацию скрытого типа. В редких случаях они имеют неполнокристаллическое строение.
Горные породы вулканического происхождения в большинстве случаев обладают неполнокристаллической структурой.

Минералогия

Другой характеристикой, которая позволяет охарактеризовать магматические породы, являются минералогические свойства. Они разделены на несколько классов и подгрупп. Главным их отличием является отношение кремнезема и щелочных металлов.

Важно! Если объект обладает кремнеземной структурой, тогда ее делят на 6 различных рангов. Если порода обладает щелочным строением, тогда она классифицируется как подотряд.

Субщелочные
Низкощелочные
Щелочные
Нормальные

Виды магматических пород

Диаграмма QAPF . В нее входят все породы, которые обладают минералами темного цвета с процентным содержанием не менее 90 и высокой кристалличностью. В частности, это породы гипабиссального и абиссального типа.
Диаграмма TAS . В нее входят все остальные породы магматического происхождения.

Формы залегания горных пород магматического происхождения

Согласные . Они характеризуются тем, что внедряются между отдельными пластами вмещающих пород. От того, какой структурой обладают эти пласты, зависит форма образующегося материала.
Несогласные . Характерными особенностями таких тел является прорыв между пластами и форма, которая никак не зависит от структуры этих пластов.

Химический состав

Химический состав пород магматического происхождения очень разнообразен. Большую его часть составляют оксиды железа, алюминия, кремния, магния, кальция, натрия и калия.

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:

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

Форма залегания

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

Химический состав

Кварц
Слюда
Шпат полевой
Амфиболам
Пироксен
Гранат
Дистен
Скаполит

Важно! Для того чтобы образовалась порода метаморфического происхождения, должны иметься строгие рамки. Это температура от 100 до 1500 градусов, площадь от 20 до 30 ар 3 .

Текстура

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 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.

Важно! В науке осадочные породы применяются как способ познания истории создания мира. Данные объекты довольно мягкие, поэтому в них сохранилось множество останков растений и животных, которые жили на Земле очень давно.

Классификация

Обломочные
Хемогенные
Смешанные
Органогенные

Важно! Характерной особенность осадочных пород является то, что они могут со временем преобразоваться в породы метаморфического образца.

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

Температура
Вода
Давление
Растворы
Излучение радиационного типа.

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.

Важно! Все названные выше три стадии являются предшественниками для образования метаморфических пород. Таким образом, из одного объекта под воздействием природных условий получился новый, обладающий уникальными свойствами.

Горные породы и минералы

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

Рис. 1. Необработанный алмаз

В природе встречается несколько форм минералов:

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

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.