Содержание

1. Три группы горных пород

- Магматические горные породы

- Метаморфические горные породы

- Осадочные горные породы

2. Как образуются горные породы

3. Структура горных пород

4. Виды горных пород

- Гранит 

- Мраморы 

- Известняки 

- Травертин 

- Диорит 

- Габбро 

- Базальт

5. Горные породы — строительные материалы природы

 Горные породы — это природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Земля состоит из горных пород.

Считается, что термин «горная порода» в современном смысле впервые употребил в 1798 русский минералог и химик В. М. Севергин

Три группы горных пород

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности.

Магматические горные породы по своему происхождению делятся на эффузивные и интрузивные. Эффузивные (вулканические) горные породы образуются при изливании магмы на поверхность земли. Интрузивные горные породы, напротив, возникают при изливании магмы в толще земной коры.

Разделение пород на магматические, метаморфические и осадочные не всегда очевидно. В осадочных горных породах, в процессе диагенеза, уже при очень низких (в геологическом смысле) температурах, начинаются минеральные превращения, однако породы считаются метаморфическими при появлении в них новообразованного гранита. При умеренных давлениях начало метаморфизма соответствует температуре 300 °C.

При высоких степенях метаморфизма стирается грань между метаморфическими и магматическими горными породами. Начинается плавление пород, смешение новообразованных расплавов с явно внешними. Часто наблюдаются постепенные переходы от явно метаморфических, полосчатых пород, к типичным гранитам. Такие процессы относятся к ультраметаморфизму.

Этот список игнорирует существание большой группы пород, имеющих важное значение,- метасоматические горные породы, образующиеся также в широком температурном интервале. К ним относятся, например, вторичные кварциты по кислым эффузивам, грейзены по гранитам, пропиллиты по средним и основным породам и т. д., а также широкая группа пород, слагающие околожильные зоны. Пропущена также специфическая группа горных пород, названная рудой (понятие не геологическое, а геолого-экономическое). Эта группа пород сложена преимущественно сульфидными минералами, хотя она может включать породы, сложенные и другими минералами (магнетит (железные руды), апатитовые руды, хромитовые руды и пр).

Ранее считалось, что отличие метасоматических пород от метаморфических пород заключается в участии воды в образовании только метасоматитов, но последующие исследования показали, что и метаморфические породы (гнейсы и сланцы), образованные даже при высоких темперурах, также формируются с участием воды. Так результаты изотопных исследований по кислым и средним силикатным породам показали, что все силикатные минералы (кварц, биотит, полевые шпаты, гранаты, роговые обманки и пр.) выделяются одновременно с водой, находясь с ней в изотопном равновесии по кислороду. В отличие от кислых пород все силикатные минералы (полевые шпаты, гранаты, оливины, пироксены и пр,) основных и ультраосновных пород, выделяются в изотопном равновесии по кислороду с СО2.

Отдельно стоят мантийные породы. С одной стороны, условия в мантии таковы, что даже если порода изначально была магматической, она все равно претерпела бы в мантии изменения. В целом для основного объёма мантии остаётся дискуссионным вопрос, была ли она когда-то в расплавленном состоянии. С другой стороны, по минералогии мантийные породы во многом идентичны породам магматическим. Поэтому к ним применяется номенклатура магматических пород с вариациями.

Есть магматические комплексы, текстурные признаки которых напоминают текстурные особенности осадочных пород. Это расслоённые основные интрузии. В некоторых из них наблюдаются типичные для осадочных горных пород градационная расслоенность, косая слоистость, ритмичное строение толщи, наличие скоплений тяжёлых минералов. Однако, вместо осадочных алевролитов, песчаников и гравелитов, такие комплексы сложены обычными магматическими породами. Неоднократно образование таких объектов объяснялось метаморфизмом осадочных пород, но такая интерпретация не могла объяснить наличие резких контактов между комплексом и вмещающими породами. На сегодня общепризнанно, что такие объекты формируются в результате гравитационного осаждения минералов из конвектирующего расплава. То-есть процесс имеет много общего с осадконакоплением, но среда, переносящая вещество в данном случае не вода, а магма.

Описанием и классификацией магматических и метаморфических горных пород занимается петрография, изучением их генезиса — петрология. Описанием, классификацией и анализом условий образования осадочных горных пород занимается Литология, в которой выделяется самостоятельный раздел — Петрография осадочных пород. С Литологией тесно связана родственная ей Седиментология, занимающаяся изучением условий образования современных осадков. Поскольку отсутствуют строгие определения понятий «осадок» и «осадочная порода», то различие между осадком и осадочной горной породой не всегда ясно. Эти науки тесно связаны с геохимией и минералогией.

Магматические горные породы

Горные породы, природные ассоциации минералов более или менее постоянного химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Форма, размеры и взаимное расположение минеральных зерен обусловливают структуру и текстуру горных пород. По происхождению выделяют: магматические горные породы — образуются при застывании магмы под землей (интрузивные) или на ее поверхности (эффузивные); осадочные горные породы — формируются при осаждении вещества (механическим, химическим и биогенным путем) в водной среде, реже из воздуха и в результате деятельности ледников; метаморфические горные породы — в результате изменений исходных пород под действием высоких температур и давлений; метасоматические горные породы — результат воздействия на исходные породы химически активных природных растворов.

Магматические горные породы - горные породы, образовавшиеся в результате затвердения магмы.

В магматических горных породах, образовавшихся при постепенном застывании магмы на глубине, хорошо различимы кристаллы отдельных минералов: гранит, сиенит и др.

В магматических горных породах, образовавшихся при излиянии магмы на поверхность, кристаллы очень малы и часто не видны невооруженным глазом: базальт, вулканическое стекло, пемза и др.

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).

Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные и сульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных раплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты. В XX-том веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются в следстивие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшей характеристикой магматической породы является состав. Существует несколько классификаций магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёма SiO2, и щелочей(Na2O + K2O). По содержанию щелочей породы делятся на серии. Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию SiO2 породы разделены на ультраосновные — SiO2 в породе меньше 45 %, основные — если содержание SiO2 находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние — если от 54 до 65 % и кислые — содержание SiO2 больше 65 %.

Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования.

Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма —высокие температуры и давления.

Типичными метаморфическими Г. п. являются гнейсы, разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе Г. п. резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы —дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки). Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных Г. п., связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов).

Осадочные горные породы - горные породы, образующиеся с течением времени из геологических осадков. Характерной чертой осадочных горных пород является их слоистость, отражающая изменяющиеся условия отложения геологических осадков. Осадочные горные породы покрывают около 3/4 поверхности литосферы. В зависимости от исходного материала различают обломочные, хемогенные и биогенные осадочные горные породы.

Биогенные горные породы - осадочные горные породы, образующиеся из скопления продуктов жизнедеятельности и неразложившихся останков живых организмов: известняки и ракушечники, ископаемые угли, гуано-разложившийся помет морских птиц и др.

 Как образуются горные породы

Три основных вида горных пород — магматические, осадочные и метаморфические — формировались по-разному.

Магматические породы образовались из магмы (расплавленной массы внутренней мантии Земли) в результате ее остывания и отвердевания. Иногда магма вытесняется на поверхность и изливается из кратеров вулканов в виде лавы. Базальт — одна из экструзивных горных пород, названных так, поскольку магма остывает и отвердевает на поверхности Земли. Интрузивные породы формируются при застывании магмы в земной коре. Наиболее часто встречающейся из таких пород является гранит. Осадочные породы состоят из осколков эродированной породы, а иногда из остатков некогда живой материи. Осколки породы, включая гальку, песок и глину, переносятся вихревой бурей или потоками воды или ледников и обычно оседают на дне озер и морей, где постепенно уплотняются. Просачиваясь через уплотненные частицы, вода оставляет там цементирующие их минералы. Сюда относятся конгломераты (сцементированный галечник с примесью более тонкого материала), песчаники (состоящие из крупиц песка), а также глинистые сланцы, или аргиллит. Некоторые виды карбоната кальция образовались из остатков вымерших организмов, таких как ракушечник. Чистый карбонат кальция (мел) состоит из остатков планктона (микроскопических морских растений и животных). Уголь относится к породам, состоящим из окаменевших остатков растительного материала. Другие осадочные породы образовались из растворенных в воде химических веществ. Так появились отдельные виды карбоната кальция, а также каменная соль, образующаяся при испарении морской воды.

К метаморфическим относятся магматические или осадочные породы, измененные в результате нагревания, давления или химических реакций. Так карбонат кальция становится мрамором, а уплотненная глина — сланцем.

Все многообразие земных ландшафтов сформировалось под влиянием трех основных факторов: твердости горных пород, составляющих поверхность суши, их структуры и сил природы, постоянно изменяющих очертания поверхности.

Относительная крепость (твердость) горных пород — это их способность сопротивляться механическому разрушению. Многие магматические и метаморфические породы обладают высокой твердостью, поскольку состоят из кристаллов. Например, такая кристаллическая магматическая порода, как гранит, часто залегает на поверхности в горных районах благодаря сопротивляемости к эрозии. Гранит образовался из расплавленной магмы, остывшей и затвердевшей в недрах Земли, и обнажился в результате выветривания более рыхлых пород, залегавших над нею.

Вулканические породы, включая застывшую лаву и пепел, обычно разрушаются намного быстрее гранита. Часто от потухшего вулкана остается лишь его некк — своего рода труба, по которой магма выходила на поверхность.

Осадочные породы также бывают разной твердости. Так, породы, образовавшиеся из глин, неустойчивы и быстро смываются. Поэтому они часто образуют долины между обнажившимися песчаниками и известняками. Кристаллические, или горные, известняки противостоят эрозии и часто образуют крутые утесы. Этот вид карбоната кальция покрывает подстилающие рыхлые породы у Ниагарского водопада в Северной Америке. Мел, слабо кристаллизованный вид карбоната кальция, менее устойчив. Поэтому меловые холмы обычно бывают пологими.

Все горные породы возникают в определенной геологической обстановке. В зависимости от условий образования они делятся на осадочные, магматические и метаморфические. Кратко познакомимся с их основными особенностями и происхождением.

Горные породы первой группы - осадочные - обладают хорошо выраженной слоистостью. Они образовались путем осаждения минеральных частиц или растворенных химических веществ из морской, озерной и речной воды, а иногда - вследствие накопления остатков животных или растений. К группе осадочных пород относятся известняки и песчаники, мергели, пески, глины, торф, ископаемый уголь и пр.

Но горная порода - не только минеральный агрегат, возникший определенным путем. Любое минеральное скопление образует геологическое тело той или иной формы и характеризуется определенными взаимоотношениями с окружающими горными породами. Другими словами, все горные породы обладают определенными формами залегания.

Наиболее распространенная форма залегания осадочных пород - слой, или пласт. Бывает, что поверхности, ограничивающие слой, быстро сходятся. Такая форма залегания называется линзой. Слои и линзы осадочных пород обычно лежат на подстилающих породах, не нарушая их положения, или, как говорят геологи, согласно. Некоторые осадочные породы могут образовывать секущие тела. Таковы, например, купола каменной соли, прорывающие вышележащие горные породы.

Трудно поверить, что из мелких частиц, содержащихся в воде, или из остатков организмов и растений могло возникнуть огромное количество твердого вещества, из которого состоят горные хребты. Удивительного, однако, в этом ничего нет, так как отложение осадков происходило в течение длительных отрезков времени, измеряемых многими миллионами лет,

Осадочные горные породы возникают не сразу. Вначале на дне водоема накапливается илистый, песчанистый, галечниковый или иной осадок. Он покрывается новыми отложениями, уплотняется, пропитывается минеральными солями из циркулирующих по нему вод и в конце концов превращается в твердую горную породу - глину (из глинистого ила), песчаник (из песка), конгломерат (из гальки и валунов). Иногда при образовании осадочных пород в большом количестве накапливаются остатки раковин и известковых скелетов погибших организмов - моллюсков, кораллов, фораминифер. Тогда возникают ракушечники и другие виды органогенных известняков.

Не только животные, но и растения могут быть строителями горных пород. Например, каменный уголь является товаром уплотнения и изменения деревьев, кустарников и трав, росших в заболоченных низинах в минувшие геологические эпохи. Отпечатки коры и листьев, остатки корней древних растений в пластах угля - немые, но яркие свидетели его растительного происхождения.

На суше осадочные породы широко распространены, и, на первый взгляд, может показаться, что они играют значительную роль в строении Земли. Однако в действительности это не так. Осадочные породы занимают сравнительно небольшую глубину. В масштабе земного шара они образуют всего лишь «пленку», под которой находятся породы иного происхождения.

Осадочные горные породы - ценнейший геологический памятник. При изучении их слоев можно выяснить условия, в которых они образовались. Например, вершины многих крымских гор состоят из известняков, в которых встречаются остатки окаменевших кораллов. Современные кораллы живут только в прибрежных зонах тропических морей. Поэтому можно утверждать, что крымские коралловые известняки образовались в мелководных участках теплого моря, некогда простиравшегося там, где сейчас возвышаются горы.

Большая группа горных пород образовалась в результате затвердевания и кристаллизации огненно-жидкого вещества - магмы, которая проникает в земную кору из глубин. Такие горные породы называются магматическими, или изверженными. Магма - это сложный силикатный расплав, содержащий громадное количество растворенных газов. Предполагают, что она вязкая, тестообразная, чем и объясняется ее название (греческое слово «магма» обозначает «густая грязь»). Изливаясь на поверхность, магма теряет заключенные в ней летучие вещества, прежде всего пары воды. Такая «обескровленная», лишенная газов и паров магма называется лавой. Лаву извергают вулканы.

В состав магмы входит огромное количество веществ, которые не обособлены друг от друга, а образуют сложный взаимный раствор - расплав. Находясь на глубине, в условиях высокой температуры и огромного давления, магма, по-видимому, состоит из ряда химических элементов или простых соединений, которые по мере понижения температуры постепенно «упорядочиваются», формируя своего рода прообразы будущих минералов. Как только температура понизится настолько, что начнется затвердевание расплава, из магмы начинают выделяться минералы. Они появляются не случайно, не хаотически, а в определенном порядке, который диктуется законами кристаллизации сложных растворов. Постепенно в магматическом очаге остается все меньше расплава, все больше становится минералов. Магма постепенно переходит в смесь минералов, которую мы после затвердевания называем магматической, или изверженной, породой. Эти породы, образно говоря, представляют собой затвердевшие волны и брызги некогда расплавленного подземного океана.

Превращение магмы в горную породу происходит в разных условиях. Так, магма может застывать на глубине, и тогда процесс ее охлаждения идет медленно, возникают зернистые, хорошо раскристаллизованные породы, называемые глубинными, или плутоническими (Плутон - в древнегреческой мифологии бог подземного царства). Наиболее распространенными глубинными породами являются граниты, диориты, габбро, сиениты, перидотиты.

Формы залегания глубинных пород очень разнообразны. Могут образоваться тела, согласные с пластами осадочных пород. Таковы, например, пластовые интрузии, возникшие путем распространения магмы между слоями осадочных пород. Другие тела рассекают слои окружающих пород и поэтому называются несогласными. Таковы, например, дайки, образовавшиеся путем заполнения трещин магмой.

Самая крупная из форм залегания глубинных изверженных пород - батолиты. Это огромные, площадью в сотый и тысячи квадратных километров, гранитные тела с неровной поверхностью - кровлей - и крутыми боковыми стенками. До недавнего времени считалось, что батолиты уходят на десятки километров вниз, до самого магматического очага.

В настоящее время бездонность батолитов поставлена под сомнение. Применение новых приемов исследования показало, что некоторые батолиты Казахстана, германии и др. - не бездонные тела, они имеют ограниченную толщину - всего несколько километров.

Наконец, часто под влиянием активных внутренних сил Земли магма прорывается на поверхность, растекаясь в виде потоков лавы. Так возникают излившиеся горные породы, или собственно вулканические. Слово «вулканический» происходит от имени бога огня и ремесел Вулкана, кузница которого, по мнению древних римлян, находилась под горами, извергающими огонь и дым, в группе Липарских островов (Стромболи, Вулкано и др.). Из вулканических пород наиболее широко распространены базальты, андезиты, порфириты, спилиты.

Вулканические породы также обладают различными формами залегания Лава, текущая по уклону, образует потоки. На обширной выровненной местности возникают покровы. Вязкая лава не успевает растечься и застывает в виде куполов. Продукты вулканических взрывов образуют слои и линзы.

На поверхности лава охлаждается гораздо быстрее, чем магма на глубине, поэтому условия для образования кристаллов менее благоприятны. Вулканические породы обычно бывают плохо раскристаллизованы, тонкозернисты, а иногда совершенно лишены кристаллов; в этом случае они внешне напоминают стекло и называются вулканическими стеклами.

Наблюдения над действующими вулканами показывают, что извержения лавы происходят по-разному. В одних случаях она появляется на поверхности спокойно, растекается по склонам гор в виде потоков. Так ведут себя лавы со сравнительно невысоким содержанием газов; эти лавы представляют собой подвижные жидкости, иногда не уступающие по вязкости воде. Однако нередко случается, что извержения лавы па поверхность Земли происходят очень бурно, с выделением огромного количества газов, которые распыляют жидкую лаву, а ее затвердевшую, плотную корку раздробляют на мелкие куски. Такие извержения сопровождаются взрывами и часто приводят к страшным катастрофам, как, например, известное извержение итальянского вулкана Везувия в 79 году нашей эры, когда были полностью уничтожены города Помпея и Геркуланум и деревушка Стабия, расположенные у подножия вулкана.

В результате взрывных извержений на поверхности Земли накапливается раздробленный вулканический материал - от тонкозернистого, подобного пыли, до грубо-обломочного. После уплотнения и цементации этот материал тоже превращается в горные породы. По условиям своего образования они занимают промежуточное место между вулканическими и осадочными. Подобно вулканическим эти породы возникли из лавы, но состоят они не из сплошной массы кристаллов и вулканического стекла, а из обломков лавового материала, залегающих в виде слоев, подобно осадочным породам. Такие горные породы называются пирокластическими, что в переводе с греческого значит «породы, состоящие из обломков огненного происхождения». К пирокластическим породам принадлежат туфы, туфобрекчии и туффиты.

Магматические породы, так же, как и осадочные, являются важными памятниками геологического прошлого. Глубинные породы свидетельствуют о грандиозных перемещениях расплавленного вещества в земной коре, происходивших в определенные периоды в участках с пониженной прочностью, куда легче всего могла проникнуть магма. Вулканические горные породы свидетельствуют о многократных, часто гигантских по своей силе вулканических извержениях, сопровождавшихся излиянием огромного количества лавы и выбросами обломочного материала. По количеству лавовых потоков можно судить о числе извержений лавы на поверхность, по мощности лавовых потоков - о силе извержений. Наличие вулканических туфов свидетельствует о взрывном характере вулканической деятельности. Смена лав одного состава лавами другого говорит о том, что магма с течением времени изменяет свой состав, или, как принято говорить, испытывает дифференциацию.

Третья группа горных пород по своим свойствам отличается от магматических и осадочных и вместе с тем связана с ними постепенными переходами. Это так называемые метаморфические, то есть измененные породы, которые образуются в глубинах Земли из осадочных и магматических пород под влиянием температуры, давления и химически активных веществ. Название этих пород про- 1 исходит от греческого слова «метаморфо», что значит «превращаю».

При метаморфических превращениях из кварцевых песчаников возникают кварциты, из известняков - мраморы, глины превращаются в глинистые сланцы. При глубоком изменении различных пород образуются гнейсы.

Формы залегания метаморфических пород во многих случаях не представляют собой чего-либо нового и являются повторением формы первичной, неметаморфизован-иой породы.

Однако существуют и особенности в залегании метаморфических пород. Те из них, которые возникли за счет большого давления в узких зонах, раздробляются, развальцовываются, рассланцовываются и залегают в виде полос. Своеобразно залегание метаморфических пород, образовавшихся путем внедрения под давлением тонких, частых гранитных прожилков в ранее существовавшие породы. Такая своеобразная форма залегания названа рассеянными интрузиями.

Метаморфизм, по-видимому, происходит в твердом веществе, без изменения его объема. Об этом свидетельствуют опыты академика Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, проведенные на Урале в 1910 г. В кладку мартеновской печи были помещены угловатой формы куски горной породы дунита, состоящей из минерала оливина, частично замещенного серпентином. Образцы находились в течение восьми месяцев под непрерывным воздействием высокой температуры (1200-1300°С). Когда куски вынули, оказалось, что их форма осталась прежней, но в минералогическом составе произошли значительные изменения. Серпентин исчез, вместо него появился ромбический пироксен. Оливин хотя и сохранился, но испытал большие изменения в форме кристаллов. Зерна оказались теснее сгруппированными, а их контуры приобрели извилистость. Кристаллы оливина испытали перекристаллизацию.

Если метаморфизм более или менее значителен, мелкие зерна минералов исчезают, порода перекристаллизо-вывается с образованием более крупных зерен. Во многих случаях при этом происходит исчезновение одних минералов и возникновение других. Под влиянием давления уплощенные и удлиненные минералы в метаморфических породах располагаются в одной плоскости, поэтому многие из этих пород обладают хорошо выраженной сланцеватостью и легко раскалываются на тонкие плитки (рис. 3). Если же исходная порода состоит из перемежающихся слойков, то в результате метаморфизма она становится полосчатой.

Где же встречаются метаморфические породы? Они образуются под влиянием повышенной температуры и давления, поэтому обычно бывают распространены в тех участках земной коры, которые некогда находились на больших глубинах. Метаморфические породы очень широко распространены на древнейших участках земной коры - щитах-Балтийском (Кольский полуостров, Финляндия), Украинском (Киевская, Житомирская, Черкасская и другие области) и др. Распространены метаморфические породы и в местах складчатых горных сооружений. В центральных частях складчатых сооружений, в свое время побывавших на больших глубинах и испытавших там влияние высокой температуры, давления и химически активных веществ, также встречаются различные кристаллические сланцы, гнейсы и другие метаморфические породы.

Итак, горные породы могут возникать различными путями в результате разных геологических процессов, происходящих на поверхности и в глубинах планеты. Внутреннее тепло Земли, движение вещества в ее недрах, солнечное тепло, морозы, работа вихревой бури, воды и льда, жизнедеятельность животных и растений - все эти внутренние и внешние геологические процессы влияют на образование и дальнейшую жизнь минералов и горных пород, при первом взгляде кажущихся неизменными.

В природе нет минералов и горных пород, существующих вечно. Общий и абсолютный закон природы - движение. В какой бы форме оно не проявлялось, оно есть всегда. Любая горная порода когда-то возникла и когда-нибудь ее существованию придет конец. Она не исчезнет бесследно, а просто превратится в другую горную породу. Так, при разрушении гранита его частицы дают начало слоям песка и глины, песок при метаморфизме превращается в песчаник и кварцит, а будучи погружен в недра, может снова дать начало граниту.

Изучение горных пород имет большое научное и практическое значение. Знание условий образования горных пород дает возможность судить о геологических процессах на поверхности и в глубинах Земли, которые привели к их возникновению. Например, лавы и вулканические туфы свидетельствуют о вулканической деятельности сложного характера - чередовании излияний и вулканических взрывов; крупные массивы глубинных пород служат наглядным доказательством проникания из земных недр жидкой огненной магмы, застывшей на некоторой глубине от поверхности. Знание свойств различных горных пород помогло расшифровать внутреннее строение нашей планеты и установить, что Земля состоит из ряда оболочек - геосфер, может быть, имеющих разный состав.

Практическое значение горных пород очень велико. Многие из них сами являются полезными ископаемыми либо служат источником ценных руд. Гранит, например, - прекрасный строительный и облицовочный материал; карбонат кальция применяется для получения гашеной извести, в качестве флюса и т. д. С массивами гранитов связаны месторождения олова, вольфрама, молибдена и других редких металлов, с глубинными телами габбро - месторождения Платины, никеля. Разным магматическим породам сопутствуют различные полезные ископаемые. Эти закономерности дают геологам возможность сосредоточивать поиски полезных ископаемых в местах распространения определенных горных пород, что, конечно, облегчает работу.

 Структура горных пород

Рельеф зависит и от структуры горных пород. Когда застывшая лава превращается в базальт, она часто сжимается в шестигранные колонны. В трещинах между ними порода открыта разрушающему действию дождя, льда и водных потоков.

Возникающие в горных известняках вертикальные трещины дождевая вода со временем превращает в глубокие колодцы. Поверхностные воды стекают в эти карстовые воронки, или поноры, вымывая сеть подземных пещер. Такой вид ландшафта называется карстовым — по названию района известняков в Югославии.

Движения земной коры разрушают породу, создавая разломы, или сбросы, вдоль которых они сдвигаются, вызывая землетрясения. Иногда блоки выдавливаются наверх, образуя крутые склоны — сбросовые уступы.

Или же блок земной коры может осесть между двумя практически параллельными сбросами. Так образуется рифтовая долина, ограниченная двумя крутыми сбросовыми уступами. Когда пласты породы располагаются наклонно в результате сдвига земной коры, более твердые породы формируют гряды — куэсты, — а менее устойчивые выветриваются и образуют между ними долины. При небольшом сдвиге пласта породы одна сторона куэсты обычно образует крутой обрывистый склон, а другая — пологий. Типичными примерами такого ландшафта являются Котсуолдс-Хилс и Чилтерн-Хилс, холмы на юге Британии.

Другие характерные виды ландшафта образуют смятые в складки слои пород. Например, Уилд на юго-востоке Великобритании представляет собой антиклиналь (складка, обращенная выпуклостью вверх). Вершина антиклинали выветрилась.

Силы природы

Некоторые ландшафты своим образованием обязаны не столько подстилающим породам и структурам, сколько внешнему разрушающему воздействию сил природы. Так, многие горные районы сформировались под действием мороза и ледников (ледяных потоков). Этим силам обязаны своим возникновением многие характерные виды рельефа, включая U-образные долины (троги), креслообразные бассейны (кары) и пирамидальные пики (карлинги).

 Виды горных пород

Гранит - глубинная горная порода, состоящая из кварца (20-40%), ортоглаза (40-70%) и слюды (5-20%). Цвет гранита определяется цветом ортоглаза и бывает разнообразных оттенков. Структура гранита зернисто-кристаллическая. 

Мелкозернистые граниты равномернее истираются, лучше сопротивляются механическим воздействиям, более атмосферостойки, чем крупнозернистые. В строительных конструкциях граниты отличаются морозостойкостью и долговечностью вследствие малой пористости и незначительного водопоглощения, а также хорошей сопротивляемости коррозии. 

Гранит - самая распространенная на Земле магматическая горная порода. Гранит состоит из хорошо сформированных кристаллов полевого шпата, кварца, слюды. В зависимости от состава полевых шпатов и слюды гранит может быть красным, розовым, серым и пр. Гранит используется как строительный материал и декоративный камень.

Граниты хорошо шлифуются и полируются, различные сочетания отдельных компонентов и изменение структуры обуславливают разнообразие цветов, оттенков и декоративного рисунка гранитов, поэтому граниты являются наиболее широко распространенным облицовочным декоративным материалом. Граниты позволяют изготавливать предмета торговли больших размеров до 3 м. 

К недостаткам можно отнести значительные трудозатраты на добычу и обработку, высокую цена предметов торговли.

Мраморы состоят из кристаллов кальцита, иногда с примесью зерен доломита. Кристаллы часто видны невооруженным глазом и прочно соединены один с другим. Мраморы образовались из известняков и доломитов под влиянием высокой температуры или под воздействием огромных давлений, вызвавших перекристаллизацию известняков. 

Мрамор бывает белый, серый, розовый, желтый, красный, черный и др. Водопоглощение мрамора составляет 0,1-0,7%. Мраморы сравнительно легко распиливаются и хорошо шлифуются и полируются, обладают высокой сопротивляемостью истиранию. Позволяют получать предмета торговли любой фактуры поверхности, с размерами до 2 м. 

Мрамор - кристаллическая метаморфическая горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации карбоната кальция или доломита. Мрамор может иметь белую, серую, зеленоватую, розовую и другие окраски. Мрамор хорошо полируется, применяется в качестве облицовочного материала.

К недостаткам можно отнести подверженность коррозии, а у цветных мраморов - также низкую морозостойкость.

Известняки состоят в основном из кальция. Содержание глины в карбонате кальция должно быть не более 6%. Увеличение содержания глины понижает прочность и морозостойкость известняков.

В зависимости от объемной массы и прочности известняки разделяются на плотные и пористые. Плотные известняки - обычно аморфного строения, показатель твердости известняков - 3. 

Достоинства мягкого карбоната кальция - однородность цветового тона и структуры, невысокая цена. Недостатки - невысокие физико-механические показатели (предел прочности, морозостойкость, водопоглощение), подверженность коррозии, ограниченность в выборе цветов, ограничения по размерам предметов торговли (до 400 мм). 

Карбонат кальция - широко распространенная осадочная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов. Часто карбонат кальция имеет примеси доломита, глинистых и песчаных частиц. Чистый карбонат кальция имеет белый или светло-серый цвет. Большинство известняков формировалось в морских бассейнах в виде пластов мощностью в сотни и тысячи метров.

Применяется:

- в строительстве: как облицовочный камень, для производства извести и т.д.;

- в металлургии (в качестве флюсов).

- стекольной промышленности.

Мел, горная порода, землистый карбонат кальция, состоит из известковых раковин различных корненожек и комочков аморфной углекислой извести, с незначительной примесью углекисл. магнезии, закиси железа и остатков…

Травертин - пористая, ячеистая горная порода, образованная в результате осаждения известняка из горячих и холодных источников. Цвет - светло-желтый. 

Достоинства - декоративность, разнообразие цветовых тонов, живописная текстура, морозостойкость, невысокая цена. Недостатки - подверженность загрязнению.

Диорит состоит из полевых шпатов (плагиоклаза), роговой обманки и, реже,- авгита и биотита. Цвет серый или темно-зеленый. Диорит обладает высокой ударной вязкостью, менее хрупок, чем гранит, хорошо полируется.

Габбро состоит (основная порода) из плагиоклаза, авгита и оливина. Структура габбро крупнозернистая. Цвет темно-серый или черный.

Базальт - самая распространенная на Земле излившаяся магматическая горная порода. Текстура базальта - в основном плотная, пористая, кристаллы не видны невооруженным глазом, цвет темный, до черного.  

Базальт:

- обладает столбчатой отдельностью в виде многогранных столбов, тесно прилегающих друг к другу;

- залегает в виде потоков или покровов;

- образует обширные базальтовые плато;

- слагает огромные площади дна океанов;

- используется в строительстве в качестве бутового камня, наполнителя для бетонов, для мощения улиц и при производстве литых каменных предметов торговли.

Базальтовый слой - нижняя часть земной коры, расположенная между гранитным слоем и верхней мантией Земли, отличается от гранитного слоя большей плотностью, более высокой скоростью прохождения сейсмических волн. Мощность базальтового слоя составляет 5 -35 км.

Кольская сверхглубокая скважина, которая пересекла границу Конрада, не выявила. Однако, различия вещественного состава "базальтового" и "гранитного" слоев. Оба термина пока остаются в науке как условные и пишутся в кавычках.

  Горные породы — строительные материалы природы

Минералом называется природное тело, представляющее собой химическое соединение или самородный элемент. К минералам относятся всем нам известный кварц, и такие его разновидности, как горный хрусталь, кремень, халцедон. Минералами являются слюда, золото, самородная медь и ее соединения: малахит, куприт, медный колчедан. К ним же относятся состоящие из углерода алмаз, графит, руды металлов, вода и многие другие вещества. Геологам известны свыше двух тысяч минералов. Некоторые из них: кварц, полевые шпаты, апатит, различные слюды образуются при кристаллизации расплавленной магмы. В этом случае говорят об их магматическом происхождении.

При внедрении магмы в земную кору впереди нее по трещинам поднимаются раскаленные парогазовые смеси —гидротермы. В их состав входят не только вода и, привычные для нас, азот, кислород, углекислый газ, но и другие вещества, например, окись кремния, окислы серы и различных металлов. При высоких температурах и давлении, характерных для земных недр, они превращаются в пар или становятся растворимыми в воде. По мере подъема газообразная смесь расширяется, остывает и, постепенно конденсируясь, превращается в сильно перегретую жидкость. При понижении температуры, падает растворимость веществ в воде и газовой смеси. При этом на стенках трещин начинают осаждаться природные окислы и соли, иногда образуя великолепные кристаллы. Минералы, получившиеся таким путем, называются гидротермальными. Основной минерал гидротермальных жил — кварц. Белые кварцевые жилы, вкрапленные в скальные породы — признак интересного для геолога и коллекционера участка. Гидротермальным путем образуются кварц и его разновидности: прозрачный горный хрусталь, фиолетовый аметист, голубовато-серый халцедон, полосатый агат, а также руды многих ценных металлов.

В процессе различных тектонических подвижек, внедрения магмы под влиянием высоких температур и давления образуются такие минералы, как фанат, алмаз, дистен, апатит. Это минералы метаморфического комплекса.

Находящиеся в растворах химические вещества, вступая с окружающими минералами в реакции замещения, образуют новые минералы. Это — метасоматический тип образования. Нередко метасоматические минералы принимают форму кристаллов или агрегатов первичных минералов. Так, например, хорошо известные белемниты, «чертовы пальцы», имевшие известковый скелет, теперь состоят из соединений кремния. Это касается и ископаемых раковин, а иногда и целых древесных стволов. К метасомати-ческим относятся широко распространенный кремень, опал, нефрит, лазурит, а также всем известная накипь, засоряющая трубы. С метасоматозом связано образование подмосковных агатов, аметистов, горного хрусталя.

Горной породой называется природный агрегат одного или нескольких минералов. В подавляющем большинстве случаев, минералы встречаются в составе горных пород. В чистом виде они довольно редки. По типу образования породы делятся т магматические, осадочные'И метаморфические.

Магматические породы образуются при застывании расплавленной магмы. Хотя температуры в глубинах Земли достаточны для плавления минералов, из-за высокого давления породы в мантии и более глубоких слоях содержатся в непривычном для нас пластичном виде. При этом они, как каша в автоклаве (скороварке) пребывают в перегретом состоянии. Туристам хорошо известно, что при срыве крышки автоклава, перегретая каша мгновенно вскипает, «вскипает» и газированная вода при снятии крышки. Похожие явления происходят и в земной коре, если в ней по какой-то причине образуется разлом. Давление в его зоне падает, породы переходят в жидкое состояние, а вес вышележащих слоев выжимает расплав вверх по трещинам. Жидкая магма проплавляет и разрывает лежащие вверху горные породы и, двигаясь к поверхности, по мере подъема, остывает. Если ее движение прекращается на большой глубине, когда вся она была еще жидкой, то при застывании образуются интрузивные тела или батолиты, в которых породы полностью и равномерно раскристаллизованы. Так образуются равномерно зернистые породы: гранит, диорит, габбро и другие

Если магма во время подъема успевает достаточно остыть, в ней начинается кристаллизация минералов, разумеется, в начале более тугоплавких. Возникшие кристаллы, двигаясь вместе с расплавом, постепенно растут. Затем движение магма прекращается и начинается равномерная раскристаллизация всех прочих минералов. Но температура окружающих пород здесь ниже, поэтому остывание магмы идет быстрее, и кристаллы легкоплавких минералов получаются мелкими. Так образуются неравномерно зернистые породы, называемые порфирами (рис. 6 б). Увидеть такие породы можно на станциях московского метро. Например, станция Проспект мира облицована серым диорит-порфиром со следами течения магмы, станция Рижская — гранит-порфиром, станция Алексеевская — красным гранитом и черным габбро.

Если магма достигла поверхности, то ее остывание происходит очень быстро. Излившуюся на поверхность магму называют лавой, а возникшие при ее застывании породы — эффузивными. Если глубинные, называемые интрузивными, породы застывают десятки, сотни, а иногда и тысячи лет, то эффузивные — максимум за месяц. При этом раскристаллизация произойти не успевает. А если до момента излива в магме уже были кристаллы, то они так малы, что видны лишь под микроскопом. Остальная часть минералов застывает в виде вулканического стекла. Это — афанито-вая структура, которую имеет, например, базальт. Если в магме успели образоваться крупные кристаллы тугоплавких пород, они остаются вкраплениями в общей однородной массе. Это — порфировая структура. Ее имеет, например, диабаз, он же базал ьтовый порфирит—базальт с крупными вкраплениями полевого шпата. Если же предварительной раскристаллиза-ции не было, образуется вулканическое стекло — обсидиан.

Теперь немного о составе горных пород. Как уже говорилось, известно свыше двух тысяч минералов, но, в основном, горные породы состоят из кварца, полевых шпатов, слюд, роговой обманки, пироксена и некоторых других. Эти минералы принято называть породообразующими. В зависимости от содержания в породообразующих минералах окиси кремния или окислов кальция, магния, калия, железа, алюминия, породы различаются по кислотности и цвету. Чем кислее порода, тем она светлее. Различают кислые, средние, основные и ультраосновные породы. Поскольку минералы с большим содержанием двуокиси кремния (кремнезема) имеют светлые тона, то по цвету можно приблизительно понять, с какими породами мы имеем дело.

К кислым породам относится интрузивный гранит и его эффузивный аналог—липарит. Здесь темноцветных минералов менее 10%. К средним породам относят диорит и его аналог—андезит, содержащие около 30% темноцветных минералов. К основным — габбро и базальт — 50% темноцветных минералов. Ультраосновные породы достаточно редки. Они содержат до 90% темноцветных минералов. К ним относятся пироксенит, перидотит и, хорошо известный по синим блесткам на черном фоне в облицовке памятников и станций метро—лабрадорит.

Осадочные породы возникают при разрушении или, иначе, при выветривании магматических и метаморфических пород. К ним относятся и биогенные породы, среди которых мел, ракушечник и карбонат кальция, различные руды, фосфориты, уголь и нефть. В результате физического (механического и температурного) выветривания образуется материал осыпей, морен, залежи песка и глины. Химическое выветривание и вымывание природными растворами приводит к образованию и кристаллизации кальцита, гипса, фосфоритов.

Метаморфические породы возникаюг при воздействии температуры и давления на ранее существовавшие породы. Отличительной чертой большинства метаморфических пород служит их слоистая, сланцевая структура. При метаморфизации глина слеживается, превращаясь в мягкие фил-литовые сланцы, затем начинаются изменения в ее минеральном составе, и образуются хлоритовые (от греческого «хлорос» — зеленый) сланцы. При достаточно высоких температурах и давлении возникают слюдяные и кристаллические сланцы. Им часто сопутствую гранаты и дистен. Железистые глины превращаются в железистые сланцы или джеспилиты, широко распространенные, например, на Криворожском месторождении железных руд.

При метаморфизации песка возникает песчаник, затем кварцит и, при определенных условиях, гнейсовидный сланец, мало отличающийся на вид от магматических пород. Кстати, если воздействию высоких температур и давления подвергается гранит, из него образуется гнейс—кристаллическая порода, имеющая слоистую структуру.

При метаморфизации моренных отложений образуются конгломераты, а осыпей — брекчии. Примером искусственной брекчии служит строительный бетон с наполнителем из щебня. Тот же бетон, но с наполнителем из гальки, можно назвать искусственным конгломератом.

При метаморфизации карбоната кальция образуется мрамор, древесной смолы — янтарь. Особые породы возникают на контакте расплавленной магмы с окружающими (вмещающими) породами. Здесь образуются роговики, грейзены и скарны. Наиболее часто в подобных образованиях встречаются такие минералы, как гранаты, горный хрусталь. К этим образованиям нередко приурочиваются месторождения полезных ископаемых, например, Тырныаузское вольфрамит-шеелитовое месторождение на Кавказе.

Сведения о минералах и горных породах для туристов не обязательны, но тем, кто в горах интересуется не только техническими сложностями и окружающими пейзажами, иногда полезно взглянуть под ноги. И, если увиденное не оставит их равнодушными, мы рекомендуем обратится к учебникам геологии, минералогии и петрографии, а также к многочисленным определителям минералов и горных пород.

Источники

naturalstone.ru/ Камень

wikipedia.org ВикипедиЯ - свободная энциклопедия

poxod.ru/ Поход.РУ

geoman.ru Геоман.РУ

.ecosystema.ru/ Экосистема

Опубликовано на forexAW.com: Суббота, 9 Январь, 2010 года — 19:21.

Последнее редактирование: Воскресенье, 3 Апрель, 2011 года — 16:02.