Какие горные породы?

Горные породы

Горные породы – это твердые минералы, из которых состоит земная кора. Существуют сотни пород разных типов, образованные различными комбинациями минералов. Например, песчаник состоит из песчинок, спрессованных и сцементированных между собой. Песок образован минералами кварца, который, в свою очередь, включает в себя химические элементы кремния и кислорода.

Все горные породы можно разделить на 3 группы в зависимости от способа их образования. Магматические породы (например, гранит и базальт) образуются, когда магма поднимается, охлаждается и затвердевает. Осадочные породы (например, песчаник и аргиллит) состоят из песка, обломков камней, пыли и других продуктов эрозии горных пород, оседающих слоями на дно рек, озер и морей. Когда слоев становится много, мелкие частички под тяжестью верхних слоев скрепляются друг с другом и превращаются в осадочную породу. Метаморфические породы (например, мрамор и сланец) образуются, когда на горные породы воздействуют столь высокие давления и температуры, что их минеральный состав трансформируется.

Большая часть магмы медленно поднимается сквозь земную кору и отвердевает под землей. Словно желе в формочках, она принимает форму окружающего пространства, что приводит к появлению каменных пластов, колонн, куполов и других образований.

Любые породы на поверхности Земли подвергаются выветриванию. Продукты выветривания образуют новые осадочные породы, которые могут опуститься под земную кору, расплавиться, а потом охладиться и превратиться в вулканическую породу. В других случаях они могут попасть вглубь коры и под действием температуры и давления превратиться в метаморфическую породу. Такие переходы от одного типа породы к другому называются литогенезом.

  1. Магма, охлаждающаяся глубоко под землей, образует интрузивную магматическую породу.
  2. Выходя на поверхность, вулканическая лава охлаждается и образует вулканическую магматическую породу.
  3. Более старые и глубокие слои затвердевают и дают осадочные породы.
  4. Ручьи и реки смывают донные отложения.
  5. Природные силы приводят к эрозии скальной породы и превращению ее в отложения.
  6. Глубоко в горах образуются метаморфические породы.

Горная порода

Горные породы

Гранит — типичная горная порода

Минералы

минерал

Твёрдость

5–7

Горные породы на Викискладе

Го́рная поро́да — любая масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органического вещества, являющихся продуктами природных процессов. Вещество может быть твёрдым, консолидированным или мягким, рыхлым.

Го́рные поро́ды — плотные или рыхлые агрегаты, слагающие земную кору, состоящие из однородных или различных минералов, либо минералов и обломков других горных пород. Состав, строение и условия залегания пород находятся в причинной зависимости от формирующих их геологических процессов, происходящих внутри земной коры или на её поверхности. С геохимической точки зрения горные породы — естественные агрегаты минералов, состоящих преимущественно из петрогенных элементов (главных химических элементов породообразующих минералов).

  • Горные породы изучает наука петрография (или петрология) — учение о горных породах.
  • Примеры горных пород: гранит, базальт, глина, песок, соль, торф, каменный уголь, мел и т. п.
  • Твёрдые оболочки планет земной группы, спутников и астероидов состоят из горных пород.

Группы горных пород

По происхождению горные породы делятся на три группы:

  1. Магматические (эффузивные и интрузивные)
  2. Осадочные
  3. 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 горных 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 существование 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 температурах, 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 всё 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

Магматические горные породы (Греция). По светлым полосам можно определить направление потоков лавы Основная статья: Магматические горные породы

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; гипабиссальные 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, сульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных расплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты. В XX веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются вследствие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшая характеристика магматической породы — состав. Есть 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 ультраосно́вные — SiO2 в породе меньше 45 %, осно́вные — 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.

Вулканическое стекло

Основная статья: Вулканическое стекло

Нераскристаллизовавшиеся продукты быстро остывшей лавы, образующийся при закалке (быстром остывании) магматического расплава, достигшего земной поверхности. Может целиком слагать излившиеся липаритовые кислые, реже базальтовые эффузивные горные породы. Почти целиком слагает обсидиан, смоляной камень (пехштейн), перлит, пемзу, тахилит, сордавалитит. Показатель преломления 1,5.

Обсидиан

Основная статья: Обсидиан

Магматическая горная порода, состоящая из вулканического стекла при содержании воды не более 1 %; однородное вулканическое стекло, прошедшее через быстрое охлаждение расплавленных горных пород. Более богатые водой вулканические стёкла, вспучивающиеся при нагревании, относят к перлитам.

Пемза

Основная статья: Пемза

Пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы в зависимости от содержания и валентности железа изменяется от белого и голубоватого до жёлтого, бурого и чёрного. Пористость достигает 60 %. Твёрдость по шкале Мооса около 6, плотность 2—2,5 г/см³, объёмная масса 0,3—0,9 г/см³. Большая пористость пемзы обусловливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор — хорошую морозостойкость. Огнестойка. Химически инертна.

Метаморфические горные породы

Метаморфическая горная порода, расслоившаяся по двум перпендикулярным направлениям (Долина Смерти, США) Основная статья: 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 горными породами являются гнейсы, разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе горных пород резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

Глинистые сланцы

Основная статья: Глинистый сланец

Представляют начальную стадию метаморфизма глинистых пород. Состоят преимущественно из гидрослюд, хлорита, иногда каолинита, реликтов других глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных минералов), кварца, полевых шпатов и других неглинистых минералов. В них хорошо выражена сланцеватость. Они легко раскалываются на плитки. Цвет сланцев: зелёный, серый, бурый до чёрного. Содержат углистое вещество, новообразования карбонатов и сульфидов железа.

Филлиты

Основная статья: Филлит

Плотная тёмная с шелковистым блеском сланцеватая порода, состоящая из кварца, серицита, иногда с примесью хлорита, биотита и альбита. По степени метаморфизма переходная порода от глинистых к слюдяным сланцам.

Хлоритовые сланцы

Основные статьи: Сланцы (горные породы), Хлоритовый сланец

Хлоритовые сланцы представляют собой сланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие преимущественно из хлорита, а также актинолита, талька, слюды, эпидота, кварца и других минералов. Цвет их зелёный, на ощупь жирные, твёрдость небольшая. Часто содержат магнетит в виде хорошо образованных кристаллов (октаэдров).

Тальковые сланцы

Основные статьи: Сланцы (горные породы), Тальковый сланец

Агрегат листочков и чешуек талька сланцеватого строения, зеленоватого или белого цвета, мягок, обладает жирным блеском. Встречается изредка среди хлоритовых сланцев и филлитов в верхнеархейских (гуронских) образованиях, но иногда является результатом метаморфизации и более молодых осадочных и изверженных (оливиновых) горных пород. Как примесь присутствуют магнезит, хромит, актинолит, апатит, глинкит, турмалин. Часто к тальку в большом количестве примешиваются листочки и чешуйки хлорита, обусловливающие переход в тальково-хлористовый сланец.

Кристаллические сланцы

Основная статья: Кристаллические сланцы

Общее название обширной группы метаморфических пород, характеризующиеся средней (частично сильной) степенью метаморфизма. В отличие от гнейсов в кристаллических сланцах количественные взаимоотношения между кварцем, полевыми шпатами и тёмноцветными минералами могут быть разными.

Амфиболиты

Основная статья: Амфиболит

Метаморфическая горная порода, состоящая из амфибола, плагиоклаза и минералов примесей. Роговая обманка, содержащаяся в амфиболитах, отличается от амфиболов сложным составом и высоким содержанием глинозёма. В противоположность большинству метаморфических пород высоких ступеней регионального метаморфизма амфиболиты не всегда обладают хорошо выраженной сланцеватой текстурой. Структура амфиболитов гранобластовая (при склонности роговой обманки к образованию удлинённых по сланцеватости кристаллов), нематобластовая и даже фибробластовая. Амфиболиты могут образовываться как за счёт основных изверженных пород — габбро, диабазов, базальтов, туфов и др., так и за счёт осадочных пород мергелистого состава. Переходные разности к габбро называются габбро-амфиболитами и характеризуются реликтовыми (остаточными) габбровыми структурами. Амфиболиты, возникающие за счёт ультраосновных горных пород, отличаются обычно отсутствием плагиоклаза и состоят практически целиком из роговой обманки, богатой магнием (антофиллит, жедрит). Различают следующие виды амфиболитов: биотитовые, гранатовые, кварцевые, кианитовые, скаполитовые, цоизитовые, эпидотовые и др. амфиболиты.

Кварциты

Основная статья: Кварцит

Зернистая горная порода, состоящая из зёрен кварца, сцементированных более мелким кварцевым материалом. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников, порфиров. Встречаются в корах выветривания, образуясь при метасоматозе (гипергенные кварциты) с окислением медноколчеданных месторождений. Они служат поисковым признаком на медноколчеданные руды. Микрокварциты образуются из подводных гидротерм, выносящих в морскую воду кремнезём, при отсутствии других компонентов (железо, магний и др.).

Гнейсы

Основная статья: Гнейс

Метаморфическая горная порода, характеризующаяся более или менее отчётливо выраженной параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой с преобладающими гранобластовыми и порфиробластовыми структурами и состоящая из кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклазов и цветных минералов. Выделяют: биотитовые, мусковитовые, двуслюдяные, амфиболовые, пироксеновые и др. гнейсы.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы Основная статья: 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 веществ (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 горных пород, связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов).

Метеориты

Основная статья: Метеорит

Метеори́т — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта. Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов. Крупнейший из найденных метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчётам, составлял около 60 тонн). Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год. Существование метеоритов не признавалось ведущими академиками XVIII века, а гипотезы внеземного происхождения считались лженаучными. Утверждается, что Парижская академия наук в 1790 г. приняла решение не рассматривать впредь сообщений о падении камней на Землю как о явлении невозможном. Во многих музеях метеориты (в терминологии того времени — аэролиты) изъяли из коллекций, чтобы «не сделать музеи посмешищем». Изучением метеоритов занимались академики В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, известные энтузиасты исследования метеоритов П. Л. Драверт, Л. А. Кулик и многие другие. В Российской академии наук сейчас есть специальный комитет, который руководит сбором, изучением и хранением метеоритов. При комитете есть большая метеоритная коллекция.

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов (Fe, Mg)2 (от фаялита Fe2 до форстерита Mg2) и пироксенов (Fe, Mg)2Si2O6 (от ферросилита Fe2Si2O6 до энстатита Mg2Si2O6). Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры — сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Хондры находятся в обломочной или мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько по кристаллическому строению. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий. Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием. Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных (и планетных?) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты). Железные метеориты состоят из железо-никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений. Железо-силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений). Ахондриты, железные и железо-силикатные метеориты относят к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше считалось, что все дифференцированные метеориты образовались в результате разрыва одного или нескольких крупных тел, например планеты Фаэтона. Однако анализ состава разных метеоритов показал, что с большей вероятностью они образовались из обломков многих крупных астероидов. Ранее выделяли ещё тектиты, куски кремнистого стекла ударного происхождения. Но позже оказалось, что тектиты образуются при ударе метеорита о горную породу, богатую кремнезёмом.

Примечания

  1. Горная порода // Российская геологическая энциклопедия. Т.1. М.; СПб.: Издательство ВСЕГЕИ, 2010. С. 432.
  2. Горные породы // Геологический словарь. Т. 1. М.: Госгеолтехиздат, 1960. C. 187—188.
  3. Москалева В. Н. Горные породы //Геологический словарь. Т. 2. М.: Недра, 1978. С. 121.
  4. Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Струве Э. А. Петрографический словарь. М.: ГНТИ лит. геологии и по охране недр, 1963. С. 256—257.
  5. Заварицкий А. Н. Описательная петрография: В 2 ч. 1922—1929: Ч. 1. Изверженные породы. Пг.: Изд. Горного ин-та, 1922. 137 с.; 2-е изд., доп. Л.: КУБУЧ, 1929. 297, с.: ил. ; Ч. 2. Осадочные породы: Курс лекций, чит. на геол.-развед. ф-те в 1925/26 уч. году. Л.: КУБУЧ, 1926. 153 с.
  6. Севергин В. М. Первые основания минералогии или естественной истории ископаемых тел: В 2 кн. СПб.: тип. Императорской Академии наук, 1798: Кн. 1. , VI, 498, с.; Кн. 2. XVI, 437, XXXII с.
  7. Севергин В. М. Геогнозия или наука о горах и горных породах. СПб.: тип. Императорской Академии наук, 1810. X, 530, с.
  8. Состав, разновидности, свойства обсидиана
  9. Кравчук П. А. Рекорды природы. — Л.: Эрудит, 1993. — 216 с. — 60 000 экз. — ISBN 5-7707-2044-1.
  10. 1 2 «Железо в космосе» — глава из книги Н. А. Мезенина Занимательно о железе. М. «Металлургия», 1972. 200 с.
  11. www.astrolab.ru : Что такое метеориты (недоступная ссылка). Проверено 29 мая 2013. Архивировано 11 января 2012 года.
  12. Метеориты, «Камни грома» и Парижская академия наук перед «судом истории»
  13. Камни, упавшие с небес (недоступная ссылка)

Происхождение минералов

Генезис это процесс минералообразования. Такие процессы подразделяют на три группы, в зависимости от источника энергии.

1. Магматогенные (гипогенные) процессы

Формирование происходит путем застывания и кристаллизации магмы.
Данный раствор-расплав, состоящий преимущественно из силикатов (соединений кремния) и содержащий все химические элементы, либо преодолевает сопротивление вышележащих пород и изливается на поверхность, либо остается в недрах и остывает и кристаллизуется там. В соответствии с этим продукты классифицируют на эффузивные и интрузивные соответственно.

Так как любая магма имеет преимущественно кремнистый состав, там происходит формирование силикатов (кремнистых минералов). Многие из них — породообразующие минералы, которые формируют граниты, сиениты, диориты и прочие кристаллические породы. В значительной степени они представлены полевыми шпатами, гранитами, слюдами, роговыми обманками, оливином и др. В процессе их образования происходит переход Si, Al, Ca, Fe, Mg, Ti, K, Na, H2, O2 из магмы в остаточный расплав.

При внедрении в земную кору температура магмы составляет около 1200°С. К концу кристаллизации она снижается до 500 — 600°С, и при данной температуре в трещины пород внедряется остаточный расплав, формируя пегматитовые жилы.

Часть летучих веществ попадает по трещинам в закристаллизовавшиеся породы. Они воздействуют на слагающие минералы и преобразуют их. Так в гранитах формируются грейзены, вольфрамовые, молибденовые, оловянные и редкометалльные руды.

При дальнейшем снижении температуры выделяются гидротермальные растворы. Из них формируются месторождения золота, цинка, меди, серебра, урана, свинца, сурьмы, ртути, олова, мышьяка.

2. Метаморфические процессы (эндогенные)

Подразумевают изменения минералов в недрах под воздействием давления и температуры. Эти явления происходят в связи со сменой геологической обстановки и изначального залегания пород.

Выделяют региональный и контактовый метаморфизм. Процессы первого типа затрагивают значительные площади и происходят на значительных глубинах. При этом формируются сланцы, гнейсы. Контактовый метаморфизм состоит в воздействии магмы (особенно гранитной) при внедрении в толщи мергеля и известняков. В результате они переходят в мраморы и скарны. С ними иногда связаны месторождения железа, вольфрама, молибдена, олова, кобальта.

3. Экзогенные процессы

Данные явления обусловлены связанными с энергией Солнца внешними факторами. Они происходят при обычном давлении и невысокой температуре у земной поверхности. Состоят в том, что обнажившиеся и залегающие на малых глубинах породы и минералы подвергаются выветриванию (разрушению) под механическим и химическим воздействием воды, солнца, ветра, организмов и др.

Часть разрушенных пород и минералов уносится, часть остается на месте, формируя россыпи золота, платины, циркона, алмаза, гранатов, олова, магнетита, производных вольфрама и др. Многие породообразующие минералы разрушаются и растворяются. Их соли разносятся водами, а в засушливых районах они осаждаются, образуя месторождения гипса, натриевой и калиевой солей, мирабилита.

То есть экзогенное минералообразование происходит в результате взаимного действия факторов атмосферы, биосферы, гидросферы на минералы на поверхности Земли. Новые минералы, сформировавшиеся таким путем из исходных, называют гипергенными.

К тому же существует биохимический подтип экзогенного минералообразования. Он состоит в преобразовании остатков организмов и их жизнедеятельности. В результате образуются горючие ископаемые, мел, известняки, самородная сера, некоторые бурые железняки, фосфориты. Очень распространены полевые шпаты, плагиоклазы, роговые обманки и т. д.

Классификация

Основными, как правило, считают структурно-химические классификацию.

Так, кристаллохимическая включает 9 типов:

  1. Силикаты. Соли кремниевых кислот. Представлены наиболее распространенными в земной коре породообразующими минералами (более 90% ее массы), входящими в состав всех типов горных пород. Включают около 800 видов, разделенных на основе структуры кристаллической решетки на 6 подтипов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоевые, каркасные. Это полевые шпаты, плагиоклазы, роговые обманки и т. д.
  2. Карбонаты. Около 80 наименований, представленных солями угольной кислоты. Наиболее распространены среди них магнезит, кальцит, доломит.
  3. Оксиды и гидроксиды. Сюда входит около 200 минералов-соединений с кислородом и гидроксильной группой. Подразделяются на соединения с кремнием (кварц и др.) и соединения с металлами (гематит, лимонит и др.). Составляют около 17% массы земной коры.
  4. Сульфиды. Около 200 соединений с серой (пирит, борнит, киноварь и др.).
  5. Сульфаты. Примерно 260 минеральных видов, представленных солями серной кислоты (гипс, барит, ангидрит и др.).
  6. Галоиды. Соли галоидных кислот. Включают около 100 наименований (галит, сильвин, флюорит и др.).
  7. Фосфаты. Соли фосфорной кислоты, в том числе апатит и фосфорит.
  8. Вольфраматы. Соли вольфрамовой кислоты (вольфрамит, шеелит и др.).
  9. Самородные элементы. Включают 45 наименований, состоящих из одного элемента (золото, сера, алмаз и др.).

Структурно-химическая

Также существует близкая к этой структурно-химическая классификация. В соответствии с ней существует два типа: неорганические и органические минералы.

Первые включают следующие классы:

  • самородные элементы и интерметаллические соединения;
  • нитриды, карбиды, фосфиды;
  • сульфиды, сульфосоли и подобные;
  • галоидные соединения и галогеносоли;
  • окислы;
  • кислородные соли.

По распространенности минералы подразделяют на четыре типа:

  • 1. Породообразующие. Составляют большинство горных пород.
  • 2. Акцессорные. Часто присутствуют в них, но обычно составляют до 5%.
  • 3. Рудные. Образуют значительные скопления в виде рудных месторождений и содержат промышленно ценные компоненты.
  • 4. Редкие. Немногочисленны или единичны.

Существует три формы нахождения в природе:

  1. Минеральные индивиды. Это составные части агрегатов, представленные кристаллами, зернами и прочими выделениями, обособленные поверхностями раздела.
  2. Минеральные агрегаты. Срастания индивидов одного или различных минералов, не имеющие четких признаков симметричных фигур. Бывают одно- и многоэтапными.
  3. Минеральные тела — скопления агрегатов с естественными границами. По размерам могут быть от микроскопических до сопоставимых с геологическими объектами.

Кроме того, используется генетическая классификация, рассмотренная выше.

Минералы вторичные

Так называются минералы, образовавшиеся при метасоматизме, при выветривании других минералов и горных пород, то есть при процессах, преобразующих уже сформировавшиеся породы. Эскаля (финляндский петрограф) называл эти минералы постериорными (по-латыни — последующими).

К ним в изверженных породах относятся минералы: эпидот, цоизит, змеевик, мусковит, турмалин, тальк, кальцит… Другими словами, все гидрокислые и карбонатные соединения, которые не могут выделиться из огненно-жидкой магмы. Но многие минералы, вообще образующиеся непосредственно при застывании магмы, могут присутствовать в той или иной породе и как вторичный минерал (например, кварц, рудные минералы и другие).

Разграничение вторичных от первичных образований имеет существенное значение в петрографии. Первичные составные части освещают условия генезиса горной породы, а вторичные минералы дают возможность проследить ход тех или иных изменений и превращений, которые претерпела горная порода.

Наконец, минералы подразделяют по практическому значению, что приведено далее.

Свойства

Свойства делят на химические, физические, оптические, магнитные.

Химические свойства определяются элементами, входящими в состав: химической формулой минерала. Так же именно эти свойстваопределяют растворимость минералов и кислотах.

Физические свойства определяются химическим составом и их кристаллической структурой. Некоторые из них проявляются в зависимости от кристаллографического направления. На основе этого параметра их подразделяют на скалярные и векторные (первые зависят, вторые — нет). К скалярным свойствам относится плотность, к векторным — твердость, и кристаллографические особенности.

Также физические свойства классифицируют на механические, оптические, магнитные, люминесцентные, термические, электрические, радиоактивность.

Многие параметры используют для определения минералов в полевых условиях (диагностические свойства). Помимо основных внешних характеристик, таких как форма и цвет, для этого применяют твердость, отдельность, спайность, хрупкость, блеск, излом. Некоторые минералы диагностируют по гибкости, ковкости и упругости.

По механическим свойствам можно встретить:

  • хрупкие (основная часть);
  • ковкие;
  • негибкие (среди листоватых и чешуйчатых);
  • ломкие и гибкие (волокнистые минералы).

Хрупкость — прочность минеральных зерен, проявляющаяся при механическом раскалывании.

Среди физических свойств очень важным показателем минералов является твердость. На ее основе создана 10-значная шкала Мооса. В ней каждому значению соответствует минерал (от талька до алмаза). При этом нужно учитывать, что для некоторых минеральных видов данный параметр отличается для разных сторон (например, для кианита 5,5 и 7). Это объясняется неодинаковой плотностью кристаллической решетки.

Морион, дымчатый кварц, раухтопаз

Спайность это способность раскалываться по кристаллографическим направлениям.

Побежалость — наличие тонкой цветной или разноцветной пленки на выветрелой поверхности. Является результатом окисления.

Излом это это важнное диагностическое свойство. Благодаря ему характеризуется поверхность обломков, образующихся при ударе, образуя особенности поверхности на неспайном свежем сколе.

Плотность это масса единицы объема вещества. Также ее называют удельным весом. По своей плотности минералы могу быть:

  • лёгкими — до 2500 кг на кубометр;
  • средними — от 2500 до 4000 кг на кубометр;
  • тяжёлыми – от 4000 до 8000 кг на кубометр;
  • очень тяжёлыми от 8000 кг на кубометр и более.

Плотность минерала напрямую зависит от его состава, типа структуры, количества микровключений и их характера, а также от таких явлений, как метамиктность и гидратация.

Удельная плотность это отношение плотности минерала к плотности воды. Применяется для определения единичной массы и служит диагностическим признаком для некоторых классов. Так, наибольшим значением данного параметра обладают самородные металлы и интерметаллиды (так, для золота она составляет 19,3 г/см3), среди распространенных минералов — оксиды и сульфиды, благодаря наличию в составе элементов с высокой атомной массой.

Оптические свойства

Цвет. У одних минералов он определен, у других весьма изменчив. Последнее может объясняться наличием множества модификаций или полихроизмом. В первом случае, благодаря включению примесей в химический состав, минерал получает другой цвет. Во втором кристаллы меняют окраску в зависимости от направления попадания света.

  • Белый камень
  • Камни черного цвета
  • Красные цвета и драгоценные камни
  • Оранжевый камень
  • Желтый камень
  • Зеленый камень
  • Голубой камень
  • Синий камень
  • Фиолетовый камень
  • Сиреневый камень
  • Розовый камень
  • Коричневый камень
  • Прозрачные камни

Цвет черты. Проявляется при царапанье. То же, что цвет минерала в порошке. Блеск — световой эффект, создаваемый отражением части светового потока. Определяется отражательной способностью.

Преломление, поляризация, дисперсия характеризуют оптические константы.

Магнитные свойства определяются содержанием двухвалентного железа.

Применение

Около 15 процентов известных сегодня минералов используется в промышленности. Некоторые минералы используются для изготовления различных видов металлов и некоторых иных химических элементов.

Применение некоторых видов минералов для технических целей основаных на их физических свойствах:

  • такие твёрдые минералы, как алмаз, гранат или агат применяются для изготовления абразивных и антиабразивных материалов;
  • такие камни, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, как кварц используются в радиоэлектронной промышленности;
  • мусковит или флогопит, относящиеся к слюдам, по причине наличия электроизоляционных свойств, применяются в радио и электротехнике;
  • кварц или пирофиллит – при изготовлении керамической продукции;
  • тальк – для производства смазок и в медицинской промышленности;
  • асбест используется в качестве теплоизолятора;
  • исландский шпат или флюорит применяется при производстве оптики.

Минеральное сырье используют во всех отраслях промышленности. По возможности применения минералы подразделяют на рудные и нерудные. Из первых добывают металлические элементы, а из вторых — неметаллическое сырье для производства строительной, медицинской, химической и др. продукции.

Отдельно следует отметить эстетическое значение минералов. Общеизвестны камни, используемые в ювелирных изделиях. Еще больше их применяют как поделочное сырье и в изначальном виде в качестве экспонатов музеев и коллекций.

Существуют классификации на основе ценности. В соответствии с одной из них (ВНИИ Ювелирпрома) их подразделяют на ювелирные (алмаз, пирит, жемчуг и др.), ювелирно-поделочные (фибролит, авантюрин, азурит и др.) и поделочные (обсидианы, оникс, алебастр и др.).

Более известна аналогичная классификация, по которой минералы подразделены на драгоценные, полудрагоценные и поделочные.

Такие классификации весьма условны, так как в них используется прежде всего эстетические нормы и несколько параметров (твердость, химический состав, цвет и т. д.) и ни по одному из них нет четких пределов.

Популярные минералы

10-е место: Изумруд — драгоценный камень высшего качества ярко-зеленого или темно-зеленого цвета. Последние годы звание основного месторождения данного минерала носит Колумбия. Несмотря на большое количество активно добываемых во всем мире изумрудов, цены на них до сих пор остаются поистине космическими. Сегодня чистые камни встречаются крайне редко, что вместе с огромной популярностью определяет их высокую стоимость. Зеленый самоцвет исключительного качества весом примерно в 1 карат на мировом рынке продают более чем за 8000 долларов США.

9-е место: Биксбит — редкая разновидность берилла красного цвета, до недавнего времени известная лишь некоторым коллекционерам. Добывают его исключительно в американских штатах Юта (горах Вахо-Вахо) и Нью-Мексико. Приобрести красный берилл высокого класса крайне трудно, при этом цена на камень весом около 1 карата составляет более 10-12 тысяч американских долларов. Определить среднюю стоимость данного минерала довольно сложно по причине малого количества выставленных на продажу высококачественных камней.

8-е место: Александрит — знаменитый драгоценный камень, славящийся своей способностью менять цвет. При дневном свете его окрас характеризируется голубовато-зеленым, темным сине-зеленым и оливково-зеленым оттенком, в то время как при искусственном освещении его переливы могут приобретать розово-малиновый, красный, пурпурный или фиолетово-красный цвет. Первый кристалл был обнаружен в 1833 году на изумрудном прииске в окрестностях Екатеринбурга. Стоимость данного драгоценного камня в зависимости от его качества может колебаться от 10 до 15 тысяч условных единиц.

7-е место: Параиба (голубой турмалин) — красивый и очень редкий кристалл яркого сине-бирюзового цвета, открытый в 1987 году в штате Параиба, что на востоке Бразилии. Долгое время этот драгоценный камень добывался только в одном месте, но сегодня его месторождения уже есть на Мадагаскаре и в Мозамбике. Бразильские голубые турмалины на сегодняшний день являются самыми дорогими представителями группы — их цена составляет 12-15 тысяч долларов за карат, а действительно уникальный самоцвет высочайшего качества может намного превышать указанные цифры.

6-е место: Рубин — один из самых популярных драгоценный камней в мире, известный своими насыщенными оттенками красного цвета: ярко-красный, фиолетово-красный, темно-красный. Встречается, как и алмазы, на всех континентах, исключая Антарктиду. Главный страны-экспортеры — Таиланд, Мьянма и Шри-Ланка. Наиболее ценными являются азиатские рубины, особенно камни цвета «голубиной крови» — чисто красного цвета с фиолетовым оттенком. Ограниченное количество и огромная популярность делают их чрезвычайно дорогими драгоценными камнями. За карат рубина высокого качества на мировом рынке придется заплатить около 15 тысяч долларов.

5-е место: Алмаз — распространенный минерал, уже на протяжении длительного времени остающийся одним из самых дорогих и желаемых драгоценных камней. Причиной этому, конечно же, служит огромная популярность бриллиантов(так называются ограненные алмазы). С каждым годом количество изготовляемых ювелирных украшений с данными драгоценными камнями стремительно увеличивается. Промышленные месторождения алмазов сегодня известны на всех континентах, кроме Антарктиды. В настоящее время идеально ограненный бриллиант цвета D в среднем продается по цене около 15000 у. е. за карат.

4-е место: Жадеит (империал) — минерал зеленого цвета, долгое время носивший статус одного из самых загадочных камней нашей планеты. Сегодня основные его источники находятся в Китае, Верхней Мьянме, Японии, Мексике, Казахстане, Гватемале и США. Приблизительная стоимость карата жадеита высокого качества на мировом рынке составляет 20 тысяч долларов.

3-е место: Падпараджа (в переводе с тамильского «цвет восхода солнца») — это розовато-оранжевые сапфиры, которые исторически добывались на Шри-Ланке, в Танзании и на Мадакаскаре. Сейчас на Шри-Ланке падпараджи в естественном виде практически не осталось и её получают, нагревая минерал корунд в печи до нужной кондиции. Последняя классическая (т.е. не гретая) падпараджа весом 1,65 карата была продана на Шри-Ланке около 20-ти лет назад за 18 тысяч долларов. Сейчас падпараджа весом свыше пяти карат считается коллекционной и может оцениваться до 30 тысяч долларов за каждый карат веса.

2-е место: Грандидьерит — редкий минерал зеленовато-голубого, зеленовато-синего или голубовато-зеленого цвета, первый образец которого был обнаружен в Шри-Ланке. В начале ХХ века его описал французский исследователь Альфред Грандидье, занимавшийся исследованием Мадагаскара, на территории которого и сегодня добывается основная часть этих минералов. Ограненные грандидьериты сегодня существуют в крайне ограниченном количестве — около двух десятков. Примерная стоимость уникального минерала составляет более 30 тысяч долларов за карат.

1-е место: Красный алмаз – самый дорогой представителей своего семейства и по совместительству самый дорогой драгоценный камень в мире. За всю историю человечества было найдено всего несколько экземпляров данного минерала и большинство из них имеют совсем маленький вес – менее 0,5 карата. Цвет натурального красного алмаза геммологи называют пурпурно-красным. Единственное месторождение цветных алмазов находится в алмазном руднике Аргайл (Австралия), в котором ежегодно добывают считанное количество камней. Самоцветы весом более 0,1 карата, как правило, появляются только на аукционах, где цена за карат составляет более одного миллиона долларов.

Добавить комментарий

Закрыть меню