Виды горных пород и их классификация по происхождению

Горная порода — что это такое, определение

Земная кора сложена разнообразными горными породами. Многие из них люди использовали с древних пор: известняк, мрамор, мел, гранит. Другие стали широко применяться на стадии превращения человеческой цивилизации из аграрной в индустриальную — а первую очередь это рудное сырье. В XX веке люди научились использовать полезные ископаемые, содержащие редкоземельные или радиоактивные элементы.

Их изучением занимается геология и специальные ее разделы — петрография, литология и другие.

В узком смысле под термином «горные породы» понимают только природные образования, находящиеся в твердом агрегатном состоянии, в более широком — все соединения земной коры, в том числе жидкие (например, нефть).

Автором первого учебного пособия по геологии был великий русский ученый Михаил Ломоносов. В его труде «Первые основания металлургии или рудных дел», изданном в 1763 году, используются понятия «руды», «камни», «жильные тела». Им же была предложена их первая классификация.

Минералы могут соединяться между собой по-разному. В зависимости от этого горные породы могут быть твердыми, рыхлыми и мягкими.

Устойчивые образования, имеющие одинаковую химическую формулу и схожие физические свойства, считаются разновидностями одного минерала, даже если они в значительной степени отличаются по внешнему виду.

Группы горных пород и их классификация

Существуют разные классификации горных пород.

Основным считается деление генетическому признаку, то есть по происхождению:

1. Магматические.
2. Метаморфические.
3. Осадочные.

В зависимости от количества входящих в состав минералов выделяют 2 типа:

1. Мономинеральные — состоят из одного минерала.
2. Полиминеральные — образованы несколькими минеральными видами.

Для бурения важны физико-механические свойства пород, поэтому применяется также классификация по степени связности:

1. Скальные — характеризуются наличием между частицами минералов молекулярных сил сцепления, которые не восстанавливаются при расщеплении породы. Могут обладать разной твердостью.
2. Связные — отличаются от связных меньшей прочностью. Часто представляют собой осадочные породы, в который частицы обломочного материала связаны между собой цементирующей массой.
3. Рыхлые (сыпучие) — механическая смесь минеральных частиц, не связанных между собой молекулярными силами сцепления.
4. Плавучие — породы, способные к течению. Например, разжиженные водой пески-плывуны.

В рамках основной классификации по генетическому признаку выделяют также разные группы пород по происхождению, химическому составу, условиям залегания.

Факторы формирования, описание и характеристики

Внешний вид горных пород, их состав и физико-механические свойства определяются условиями их происхождения. Они могут образовываться как на поверхности, так и в глубинах Земли.

Магматические 

Их свойства зависят от исходного состава магмы, а также термодинамических условий, при которых происходило ее застывание.

В зависимости от места и способа застывания магмы делятся на 3 группы:

1. Интрузивные — образовались в результате застывания магмы на глубине. Также для их обозначения используются термины «абиссальные» и «плутониты».
2. Эффузивные — сформировались путем застывания вулканической лавы на поверхности земли. Также называются «вулканическими» или «вулканитами».
3. Гипабиссальные — занимают промежуточное положение между интрузивными и эффузивными. Образуются на небольших глубинах.

Гипабиссальные горные породы

По содержанию кремнезема делятся на:

1. Кислые.
2. Средние.
3. Основные.
4. Ультраосновные.

Список магматических горных пород по химическому составу

Особенности магматитов:

1. Структура. Для глубинных разновидностей характерна плотная кристаллическая структура, для вулканических — стекловидная или пористая.
2. Форма залегания. Излившаяся на поверхность магма образует специфические формы: покровы, потоки, купола, трубки взрыва, конусы, кратеры. Плутониты часто образуют массивы тел внутри осадочных пород, от которых ответвляются жилы.
3. Состав. Породообразующими для магматитов являются минералы: полевые шпаты, кварц, слюды, амфиболы, пироксены. Чем более кислый состав, тем больше содержится кварца.

Гранит

Метаморфические 

Главные особенности:

1. Текстура. Преобладают следующие типы текстур: сланцевая, массивная, плойчатая, миндалевидная, полосчатая, пятнистая. Для многих разновидностей характерны чешуйчатые, листоватые и пластинчатые минералы, это обусловливает широко распространенную сланцеватость, которая выражается в распадении основной массы на плитки и пластинки.
2. Форма залегания. Различается в зависимости от способа заполнения пространства основной породы. Например, при метаморфизме осадочных пород образуются пластовые формы, вулканических — покровы.
3. Состав. Минеральный состав очень разнообразен и зависит от исходного состава преобразуемого материала. Помимо типичных для многих пород кварца, полевых шпатов, слюд, амфиболов содержат типично метаморфические минералы: андалузит, гранат, кордиерит и другие. Встречаются и мономинеральные типы — например, кварцит. Слабометаморфизованные разновидности содержат также эпидот, хлорит, актинолит, тальк.

Сланцы

Разновидностью метаморфизма является метасоматоз — изменение твердой горной породы под воздействием растворов и флюидов. При этом происходит процесс естественного замещения минеральных комплексов и химического состава.

В большинстве случаев источником минеральных растворов и флюидов для метасоматических преобразований служат застывающие интрузивы.

Осадочные 

По происхождению делятся на:

1. Механогенные — представляют собой обломки материнских пород. Например, пески, брекчии, конгломераты.
2. Хемогенные — образуются в результате химического осаждения минеральных частиц из водных растворов. Пример — разные виды солей.
3. Биогенные или органогенные — являются результатом жизнедеятельности живых организмов. Примеры: мел, опока, известняк.

Основные характеристики:

1. Структура. Является разнообразной — от грубообломочной до микрокристаллической. Органогенные разновидности часто имеют биоморфную структуру, то есть имеют в своем составе отчетливо выраженные остатки живых организмов — это могут быть куски раковин, скелеты.
2. Форма залегания. Залегают на земной поверхности или в различных водоемах в форме пластов.
3. Состав. В составе отчетливо выделяются 2 группы минералов: аллотигенные и аутигенные. Первые связаны с исходным составом материнской породы, вторые были образованы на месте накопления и изменения осадков. Примеры аутигенных минералов: соли, хлориты, глаукониты, сульфиды меди, свинца, цинка, самородные элементы.

Известняк со следами органической деятельности

Физические свойства горных пород, сфера их применения

Все компоненты в горной породе тесно связаны друг с другом и представляют собой единую физико-химическую систему.

Основные физические свойства:

1. Плотность. Определяет соотношение массы на единицу объема. Варьирует от 1000 до 4700 кг/м³. Чем меньше плотность, тем более легкой является порода. Самой маленькой плотностью обладают вулканические туфы, самой большой — самородные золото и платина.
2. Прочность. Под ней подразумевается свойство материала не разрушаться под внешними воздействиями. Большой прочностью обладают граниты, диориты, габбро, базальты.
3. Твердость. Определяется в относительных единицах от 1 до 10 по минералогической шкале Мооса. Самым твердым является алмаз, самым мягким — тальк.
4. Теплопроводность. Это способность передавать тепло об более нагретых участков к менее нагретым. Самая высокая теплопроводность у серебра, самая низкая — у бурого угля.
5. Водопроницаемость. Характеризует способность пропускать через себя воду. Водоупорными являются глины, легкопроницаемыми — пески.

По морфологическим характеристикам выделяют такие важные свойства, как:

1. Структура — определяется формой и размером зерен, кристалличностью, соотношением кристаллов и основной массы. Например, метаморфические породы могут иметь фибробластовую структуру. Это означает наличие волокнистых кристаллов.
2. Текстура — обусловлена расположением и ориентировкой составных частей породы. Беспорядочное расположение компонентов называется массивной текстурой.

Горные породы используются в самых разных областях народного хозяйства.

Главные сферы применения:

1. Промышленность. Из руд добываются полезные компоненты, которые служат основой химического производства, металлургии, машиностроения.
2. Строительство. Глина и песок служат материалом для изготовления кирпичей. Из известняков изготавливают строительные блоки. Цемент является смесью известняка, глины и гипса. Гранитами, базальтами и мраморами декорируют дорогие интерьеры, облицовывают стены дворцов и правительственных учреждений.
3. Сельское хозяйство. Из калийных солей, каолиновой глины и апатитов делают удобрения.
4. Источник энергии. Уголь, торф и другие энергоносители применяются для преобразования тепловой энергии в электричество.
5. Украшения и искусство. Из поделочных и драгоценных камней изготавливают украшения, декоративно-прикладные изделия, сувениры. Из гранита часто делают памятники и основания для них.

Малахитовая ваза в Эрмитаже