Каталог Минералов
 

Горные породы


Горные породы
обсудить на форуме

Горные породы представлены агрегатами различных минералов, органических веществ или обломков прочих пород. Они характеризуютсяотносительно постояннымминеральнымсоставоми специфическимвнутреннимстроением, определяемымтекстурными и структурными параметрами.

горные породы

Классификация

Подразделение горных пород осуществляется по нескольким принципам.

  • Во-первых, в качестве критерия используют происхождение. В соответствии с этим их разделяют на магматические, метаморфические, осадочные. Это наиболее известная классификация.
  • Во-вторых, породы дифференцируют на основе их свойств.
  • В-третьих, критериями являются особенности строения.
  • В-четвертых, породы классифицируют в соответствии с составом, как минеральным, так и химическим.
  • В-пятых, существуют практические классификации.

Кроме того, многие подразделения включают более узкие классификации, поэтому систематика пород весьма сложна.

Виды горных пород

Далее рассмотрены типы горных пород, выделяемые в соответствии с наиболее известной классификацией — по происхождению — с учетом некоторых более мелких подразделений.

Магматические породы

Такие породы называют также первичными. Их формирование происходит путем остывания магмы в разных термодинамических условиях коры планеты и ее поверхности, обусловленных совокупным воздействием температур и давления, а также минеральным и химическим составом расплава.

Магматические породы

Породы данного типа имеют несколько собственных классификаций.

Так, по глубине формирования их подразделяют на интрузивные и эффузивные.

Интрузивные образуются в недрах при медленном остывании расплава. Обычно отличаются хорошей раскристаллизованностью. Они включают гипабиссальные (до 3 км), мезоабисссальные (3 — 10 км), абиссальные (от 10 км) варианты, дифференцируемые по глубине формирования. К тому же выделяют простые и сложные интрузивы. Первые образуются в ходе одного этапа внедрения магмы, а вторые являются результатом последовательного внедрения нескольких фаз. Причем во втором случае интрузивные тела могут включать несколько пород ввиду различного состава магмы разных этапов. Также учитывают соотношение складчатости и времени внедрения магмы. На основе данного критерия интрузивы дифференцируют на до-, со- и послескладчатые либо до-, син- и посторогенные соответственно. Наконец, для классифицирования интрузивных пород используют отношение к вмещающим толщам. По данному признаку выделяют согласные и несогласные тела (конкордатные и дискордатные соответственно).

Эффузивные породы формируются при изливании на поверхность магмы. Менее известен тип гипабиссальных пород. Они отличаются от интрузивных меньшей глубиной формирования и обычно неравномернозернистой структурой.

Следует отметить, что существуют магматические породы, формирующиеся осадочным механизмом. Это расслоенные основные интрузии, имеющие осадочные текстурные признаки. Они образуются путем гравитационного осаждения из расплава минералов.

Кроме того, существует несколько классификаций магматических пород по составу.

Одним из критериев разделения по данному принципу является содержание SiO2. В соответствии с этим выделяют кислые (>65% SiO2), средние (54 — 65%), основные (45 — 54%), ультраосновные (<45%).

В другой классификации в качестве критерия используют содержание щелочей. Она подразумевает выделение щелочной, субщелочной, нормальной серий.

Осадочные породы

Осадочные породы образованы на поверхности планеты или вблизи нее в условиях малой температуры и давления. Их называют также вторичными ввиду того, что они представлены результатом переотложения продуктов разрушения ранее образованных прочих пород, выпадения химических элементов и соединений из воды и аккумуляции продуктов жизнедеятельности организмов. Данные тела характеризуются слоистостью и залеганием в виде пластов.

Осадочные породы

Осадочные породы классифицируют по способу формирования на механогенные (продукты механического разрушения, сохранившие наиболее устойчивые ассоциации минералов), хемогенные (образуются в результате осаждения из растворов), органогенные (также формируются путем осаждения, но органических веществ), смешанные ( переходные типы осадочных пород, формирующиеся в результате смешения материалов различного генезиса).

Нужно отметить, что механогенные породы называют также обломочными и терригенными. Первый термин, как было отмечено, отражает механизм формирования и переноса, второй — состав, третий — источник исходного материала (хотя такие породы образуются и в подводных условиях).

Механогенные породы классифицируют на основе их признаков:

  • по размеру частиц: псефитовая (>2 мм), псаммитовая (0,1 — 2 мм), алевритовая (0,01 — 0,1 мм), пелитовая (

  • по наличию связи обломков между собой: рыхлые, сцементированные;

  • по форме обломков (псефитовой фракции): угловатые, окатанные.

Три названных классификации взаимосвязаны. Так, псефитовая фракция рыхлых пород включает глыбы, щебень, дресву (угловатые) и валуны, гальку, гравий (окатанные). Среди сцементированных пород им соответствуют брекчии (угловатые) и конгломераты (окатанные). Более мелкие фракции представлены песками (псаммитовая фракция) и алевритами (алевритовая) для рыхлых пород и песчаниками и алевролитами соответственно для сцементированных. Пелитовая фракция включает лишь окатанные частицы: глину (рыхлая) и аргиллит (сцементированная).

Хемогенные породы также классифицируют по размеру частиц: грубо- (>1 мм), крупно- (1 — 0,5 мм), средне- (0,5 — 0,1 мм), мелко- (0,1 — 0,05 мм), тонкозернистая (0,05 — 0,01 мм), пелитоморфная (от 0,01 мм).

По составу осадочные породы подразделяют на глинистые, обломочные, глауконитовые, марганцевые, глиноземистые, железистые, фосфатные, кремнистые, соли, карбонатные, каустобиолиты и др.

Метаморфические породы

Метаморфические породы (измененные) образуются из осадочных и магматических в результате их преобразования под воздействием давления, минерализованных растворов, температуры, раскаленных газов и т. д.

Выделяют отличающийся большей температурой ультраметаморфизм. Данный процесс приводит к стиранию грани между метаморфическими и магматическими породами. Это объясняется плавлением подвергшихся его влиянию пород и взаимодействием образовавшегося расплава с магмой.

Кроме того, существует неопределенность относительно типа мантийных пород. Прежде всего, это обусловлено неясностью исходного состояния самой мантии. К тому же при попадании туда пород из вышележащих слоев они в любом случае растворяются. Хотя по минералогии мантийные породы идентичны магматическим.

Метасоматические породы

Помимо названных типов, выделяют метасоматические породы. Метасоматизм (метасоматоз) – это процесс взаимодействия пород с фильтрующимися сквозь них жидкими фазами, представленными водными многокомпонентными растворами, карбонатными, силикатными и прочими расплавами. При этом породы сохраняют твердое состояние, а их химический состав изменяется ввиду замены растворенных ранее существовавших минералов отложениями новых минеральных фаз. Продукты метасоматизма называют метасоматитами или метасоматическими породами.

Помимо этого, существует промежуточный вид пород, совмещающий признаки осадочных и магматических — эффузивно-осадочные.

По количеству агрегатов горные породы классифицируют на мономинеральные, т. е. состоящие из зерен одного минерала, и полиминеральные, сформированные путем срастания большего количества минералов.

Возраст горных пород

Одна из основных задач геологических наук состоит в определении возраста пород. С этой целью применяют две группы методов: относительные и абсолютные.

Первые подразумевают определение возраста пород относительно друг друга. То есть таким способом выясняют, какие породы моложе, какие древнее. Данная группа включает два метода: стратиграфический и палеонтологический.

Оба они основаны на том, что в земной коре породы залегают слоями.

Стратиграфический метод подразумевает изучение их взаимного расположения. Если на протяжении геологической истории их последовательность не была нарушена тектоническими процессами, то самые верхние слои будут иметь наиболее молодой возраст.

В палеонтологическом методе используют ископаемые органические остатки. Он основан на обнаруженных Смитом закономерностях: слои одного возраста содержат остатки идентичных видов, органические остатки расположены в вертикальном направлении в определенном порядке.

Методы установления абсолютного возраста используют для выяснения точного возраста пород. Это осуществляют путём использования входящих в их состав радиоактивных элементов, которые подвергаются со временем распаду. Данный процесс протекает внутри породы постоянно и с одинаковой скоростью и никак не зависит от изменения внешней среды. Находящиеся в ней радиоактивные вещества распадаются природным путём на элементарные частицы. Точный возраст породы в сотнях, тысячах, десятках тысяч и миллионах лет определяется путем расчета отношения массы вновь образованного элемента к массе какого-либо используемого изотопа из ряда радиоактивных элементов (238U, 232Th, 235U, 87Sr, 40K, 3H, 14C).

Выбор конкретного изотопа из них определяется периодом его полураспада. Так,

чтобы рассчитать возраст молодых пород, применяют изотопа углерода 14С. С учетом его высокой скорости распада данный метод используют для древесины, торфа и т. д. в пределах 50 тыс. лет. Изотопы с длительным периодом полураспада (уран-свинцовый, свинец-свинцовый, торий-свинцовый, калий-аргоновый, самарий-неодимовый, рубидий стронциевый и др. методы) подходят для пород с диапазоном формирования более 3,5 млрд. лет. С применением рубидий-стронциевого и уран-свинцового методов выясняют возраст в пределе 100 млн. - 5 млрд. лет.

Свойства

Морфологические особенности пород объединены в текстуры и структуры.

Структура представлена совокупностью параметров строения пород, обусловленных формой и размерами зерен, кристалличностью, соотношением цемента и частей минеральных компонентов.

Магматические породы имеют три структуры, дифференцируемые по кристалличности:

  • полнокристаллическую (порода представлена полностью кристаллическими зернами без стекла);

  • неполнокристаллическую (включает и кристаллические зерна, и вулканическое стекло);

  • стекловатую (состоит из вулканического стекла).

По размеру кристаллических зерен выделяют явно и скрытокристаллическую (афанитовую) структуры. В первой минеральные зерна явно различимы, а во второй могут быть обнаружены микроскопом.

По абсолютному размеру кристаллов структуры подразделяют на крупно- (>5 мм), средне- (2 — 5 мм), мелкозернистую (2 — 0,5 мм).

По относительному их размеру — на равномерно и неравномернозернистые (зерна примерно одинакового или разного размера соответственно).

Структуры осадочных пород дифференцируют по форме кристаллов:

  • равномерно- и неравномернозернистая (на основе соотношения зерен по размеру);

  • оолитовая (зерна в виде мелких шаровых стяжений);

  • листоватая (листовато-слоистое сложение);

  • волокнистая или игольчатая (определяется величиной и формой слагающих минералов);

  • брекчиевидная (представлена сцементированными остроугольными обломками);

  • органогенная (включает криноидную, пелиципоидную, коралловую, смешанные, мшанковую, водорослевую, фораминиферовую и др. варианты).

На основе сохранности выделяют следующие осадочные структуры:

  • биоморфную (хорошо сохранившиеся органические остатки);

  • детритовую или детритусовую (обломки скелетов) (включает крупно- и мелкодетритовый варианты);

  • органогенно-обломочную (представлена окатанными близкими по размеру обломками раковин);

  • пелиморфную (характерна для осадочных пород смешанного происхождения).

Метаморфические породы имеют структуры, формирующиеся в результате твердой перекристаллизации (кристаллобластеза), поэтому они называются кристаллобластовыми. В соответствии с формой зерен их подразделяют на:

  • гранобластовую (изометрические зерна);

  • нематобластовую (длиннопризматические или игольчатые);

  • лепидобластовую (листоватые или чешуйчатые);

  • фибробластовую (волокнистые).

К тому же метаморфические структуры классифицируют по размеру зерен:

  • гомеобластовая (одинаковый размер);

  • порфиробластовая (крупные кристаллы среди преобладающих мелких);

  • гетеробластовая (разные размеры);

  • ситовидная (мелкие вростки минерала в кристаллах другого);

  • пойкилобластовая (мелкие минеральные вростки).

Текстура представлена совокупностью параметров, обусловленных взаимным расположением и распределением компонентов горных пород в объеме. Она отражает параметры облика, такие как слоистость, пористость, сланцеватость, массивность, расцветка.

Выделяют однородную и неоднородную магматические текстуры. Первая состоит в равномерном распределении минеральных компонентов без ориентировки. То есть в любой части состав породы и ее строение идентичны. Это свидетельствует о стабильных кристаллизационных условиях. Неоднородная текстура включает несколько видов:

  • такситовую (шлировая) (пятнистое распределение компонентов породы, отличия в составе и структуре);

  • флюидальную (потокообразное расположение компонентов стекловатых и полустекловатых пород);

  • пористую (пузыристая, пузырчатая) (наличие пустот от газов; включает губчатую, шлаковую и пемзовую разновидности);

  • миндалекаменную (пустоты заполнены новообразованиями минералов).

Для осадочных пород выделяют текстуры поверхности слоя и внутрислоевые.

Первые представлены:

  • рябью (формируется под действием воды и ветра), включающей эоловую рябь (ветровая небольшая, несимметричная рябь с небольшими колебаниями), рябь волнений (параллельная водная), течений (водная, похожа на эоловую, но с большей амплитудой);

  • знаками струй (извилистые желоба, образующиеся от стекающей приливной воды);

  • знаками прибоя (маленькие хребты наносного материала);

  • отпечатками кристаллов (полости от растворенных кристаллов солей);

  • отпечатками капель дождя и следами выхода газа (округлые углубления с приподнятыми краями и гладкие углубления с ровными краями соответственно);

  • трещинами высыхания (узкие желобки);

  • оставленными животными отпечатками (окаменелые органические остатки и следы их перемещения);

  • конкрециями и оолитами (неорганические включения);

  • стилолитами (извилистые зоны растворения).

К внутрислоевым текстурам относят:

  • массивную (беспорядочное расположение компонентов);

  • слоистую (чередование слоев нескольких разностей пород: горизонтальная (параллельная ориентировка плоскостей напластования и элементарных слоев) и косая (имеет многообразные формы));

  • флюидальную (подвергшийся механическому воздействию полувязкий осадок);

  • текстуру замещения (замещение одного минерала другим);

  • текстуру перекристаллизации и грануляции (включает брекчиевидную, обломочную, комковатую, игольчатую, волокнистую, радиальную, концентрическую).

Метаморфические породы имеют следующие текстуры:

  • сланцевую (представлена тонкими плитками и пластинами);

  • полосчатую (чередование полос, отличающихся минеральным составом, унаследованное от осадочных пород);

  • пятнистую (пятна различного состава и свойств);

  • массивную (без ориентировки);

  • плойчатую (образовавшиеся под давлением складки);

  • миндалекаменную (округлые или овальные включения в сланцеватой массе);

  • катакластическую (деформированные и раздробленные минералы).

Свойства пород обусовлены строением и составом и взаимосвязаны друг с другом. Так, повышение пористости ведет к снижению прочности, плотности, тепло-, электропроводности, диэлектрической, магнитной проницаемости, но при этом возрастает влагоемкость и водопроницаемость. Многие характеристики обусловлены минеральным составом ( теплоемкость, модуль объемного сжатия, коэффициент теплового расширения и др.). Прочность, тепло-, электропроводность, упругость зависят к тому же от строения.

Механические параметры определяются, прежде всего, прочностью связей частиц, тепловые и электрические — ориентировкой зерен и наличием проводящих непрерывных каналов. Кроме того, на многие свойства влияет ориентировка относительно слоистости: вдоль нее высше предел прочности при растяжении, электропроводность, модуль продольной упругости, теплопроводность, диэлектрическая проницаемость, в то время как предел прочности при сжатии лучше наоборот поперек слоистости.

Также большое значение имеет размер зерен. Мелкозернистые породы более прочные и упругие но характеризуются меньшими тепло- и электропроводностью. Впрочем, последнее характерно и для многих других пород. Лучшими в этом отношении являются малопористые варианты, включающие минералы-проводники. По магнитной восприимчивости большинство пород относятся к пара- и диамагнетикам. Упругие характеристики обуславливают акустические параметры, а магнитные и электрические — электромагнитные.

Каньон

Помимо физических характеристик пород, используют и другие. Так, для строительной и отделочной сферы актуальна декоративность, под которой понимают эстетическую привлекательность, определяемую, прежде всего, окраской и текстурой.

Далее рассмотрено значение воздействия на породы факторов метаморфизма: температуры, радиоактивности, давления, магнитного и электрического полей, радиоактивности, газов, жидкостей. Так, насыщение водой скальных пород ведет к возрастанию упругости, электро- и теплопроводности, теплоемкости. Аналогичное воздействие на включающие легкорастворимые минералы и глинистые породы ухудшает их упругость и прочность. Воздействие давления ведет к деформации пород, уплотнению, росту площадь контакта зерен. Это обычно приводит к повышению прочности, электро- и теплопроводности. Термическое воздействие обычно сокращает упругость, теплопроводность, прочность и повышает пластичность, теплоемкость, диэлектрическую проницаемость, электропроводность. К тому же это приводит к появлению внутренних термонапряжений в результате разного теплового расширения зерен разных минералов. Вследствие этого на основе направления результирующих напряжений изменяются упругость и прочность.

Кроме того, термическое воздействие ведет к преобразованию кристаллической решетки путем полиморфных превращений. В результате образуются аномальные точки графика зависимости параметров от температуры. Наконец, под влиянием высокой температуры происходит спекание, дегидратация, плавление, возгонка некоторых минералов, что также ведет к изменению характеристик. Влияние электрических и магнитных полей вызывает соответствующую переориентировку (поляризация и намагничивание), электронное и ионное возбуждение. Так, вследствие повышения напряженности возрастают магнитная и диэлектрическая проницаемость.

Месторождения

Месторождениями называют естественные скопления минерального вещества в недрах либо на поверхности, сформированные в результате геологических процессов, и по количеству, горнотехническим условиям, качеству целесообразные для промышленной разработки.

Месторождение

Существует несколько классификаций месторождений.

Во-первых, их подразделяют по фазовому состоянию слагающих веществ на твердые (кристаллы, горные породы, минералы), газовые (гелий, углеводородные газы, неон, криптон, аргон), жидкие (углеводороды, воды).

Во-вторых, в качестве критерия классификации используют способы промышленного использования. На основе этого выделяют рудные (металлические), нерудные (неметаллические: химическое, металлургическое, агрономическое, строительное, техническое сырье), горючие (углеводороды, сланцы, угли, торф), гидроминеральные (воды).

В-третьих, месторождения классифицируют на основе сложности геологического строения.

  • 1 группа. Характеризуется простым строением, крупными, реже средними телами полезных ископаемых с устойчивыми мощностью и строением, выдержанным качеством и равномерным распределением целевых компонентов, залегающих со слабыми нарушениями либо без них.

  • 2 группа. Имеет сложное геологическое строение, нарушено залегающие крупные и средние тела с невыдержанным качеством и неравномерным распределением элементов либо неустойчивыми мощностью и строением. Также сюда входят месторождения простого строения, но со сложными условиями разработки.

  • 3 группа. Месторождения с особо сложным строением, сильно нарушено залегающими средними и мелкими телами изменчивой мощности и строения либо неравномерно распределенные и с невыдержанным качеством компонентов.

  • 4 группа. Имеют чрезвычайно нарушено залегающие средние или мелкие тела, которые характеризуются резкой изменчивостью строения и мощности, неравномерным качеством и прерывистым распределением компонентов.

Применение

Горные породы имеют повсеместное использование. Они являются основным источником большинства ресурсов: топлива, строительных материалов, металлов, химического, технического сырья и т. д. Кроме того, сами породы применяются во многих сферах:

  • строительной: габбро, базальты, диабазы, андезиты, граниты, порфиры, липариты, обсидиан, пемза, перлит, туфы, а также большинство осадочных и метаморфических пород;

  • химической: базальты, андезиты, пемза, перлит;

  • приборостроении: базальты, пемза, перлит.

Как было отмечено выше, многие породы являются рудами или содержат их:

  • габбро: железо, титан, ванадий, никель, медь, сера;

  • пироксениты: железо, платина;

  • перидотиты: железо, платина;

  • дуниты: платина;

  • пегматиты: золото, олово и др.

К тому же некоторые элементы и сырье имеют осадочное происхождение (медь, золото и т. д.) метаморфические породы также могут содержать ценное сырье (уголь, битумы и др.).

Существует классификация пород в качестве объектов разработок. Она подразумевает их подразделение на: скальные, мягкие, плотные, разрушенные, полускальные, сыпучие, обладающие горно-технологическими параметрами.

Данные свойства представляют совокупность физических и горно-технологических параметров пород, обуславливающих их поведение при разработке месторождений. Это комплексные показатели, которые применяют для нормирования труда, расчета производительности агрегатов и т. д. Они включают абразивность, твердость, крепость, буримость, взрываемость.

Кроме того, существуют более детальные классификации, основанные на каком-либо конкретном горно-технологическом свойстве. Так, классификация по прочности, применяемая в строительной сфере, подразумевает подразделение пород на прочные, средней и низкой прочности. По плотности породы дифференцируют на легкие и тяжелые. Также существуют и прочие специфические строительные классификации, например, по степени истираемости и др.

Физико-технические характеристики пород обуславливают метод разработки их месторождений и служат источником данных для инженерной геологии и разведочной геофизики.

Наконец, законы изменения данных параметров пород под влиянием внешних факторов применяют для создания технологий их переработки.

Заключение

Горные породы, являясь основными компонентами земной коры, представляют большой научный интерес как сами по себе, так и в качестве материала планеты и источника ресурсов. Так, их исследование позволяет определить свойства твердой оболочки Земли, ее строение, установить геологическую историю. К тому же породы весьма практически значимы, так как являются основным источником большинства используемых человечеством ресурсов.



  • Моя коллекция
  • Добавить образец
  • Добавить месторождение
  • Предложить новость
  • Управление рассылкой
  • Профайл