Горные породы и минералы являются соединениями природного происхождения, которые входят в состав внешней оболочки земного шара (мантии). При этом существует значительная разница в составе этих продуктов геохимических процессов, поэтому важно рассмотреть их характеристики, сходства и различия между собой.
Особенности минеральных элементов
Минеральные вещества являются самородными, устойчивыми химическими элементами, имеющими уникальные физические свойства. Они составляют основную часть всей литосферы Земли. Чтобы понять, чем отличаются минералы от горных пород, необходимо знать, что, по сути, это разновидность одних и тех же веществ. Разница в том, что минералы преимущественно однородны, тогда как горная порода может состоять из множества различных элементов.
На сегодняшний день существует множество докладов, сообщений на тему природных образований в различных агрегатных состояниях. Минеральные элементы бывают жидкими — ртуть, нефть, а также газообразными — сероводород. Минералы представляют одну из наиболее обширных групп для изучения. Эти вещества имеют следующие свойства:
- Плотность (масса единицы объёма вещества). Самый высокий класс плотности у сульфидов и оксидов, а также интерметаллидов (соединения нескольких металлов), самородных металлов и метеоритов.
- Хрупкость или прочность минеральных зёрен. Обнаруживается при попытке механического раскалывания. Не следует путать с твёрдостью, так как многие твёрдые минералы могут быть очень хрупкими (яркий тому пример — алмаз).
- Спайность. Указывает на способность минералов расщепляться в то или иное кристаллографическое направление (свойство связано со строением кристаллической решётки материала).
- Твёрдость (другое определение — способность сопротивляться внедрению другого тела). Самый мягкий минерал — тальк, самый твёрдый — алмаз. Для оценки твёрдости используют 10-балльную шкалу Мооса.
Сюда же можно отнести наличие у большинства минералов тонкой разноцветной плёнки, образующейся на поверхности вследствие окислительных процессов. Эти природные образования также имеют свои оптические свойства — способность отражать блеск и наличие сложных цветов (в некоторых случаях цвет поверхности минерала может отличаться от цвета его внутренней структуры).
Человечество использует минеральные элементы с древности — в качестве предметов роскоши, для создания предметов окружающего быта (украшений, посуды, керамики); материал, измельчённый в порошок, может использоваться в качестве красителей или для создания огнеупорного слоя. Наконец, многие высокотехнологичные компоненты радиоэлектроники и электротехники создаются человеком на основе тех или иных минеральных элементов.
Разновидности геологических сред
Горные породы принято делить на 3 типа в зависимости от способа их образования, от времени возникновения, а также от состава и особенностей геохимических процессов. Любой породообразующий элемент, так или иначе, состоит из нескольких минералов; в некоторых случаях его наименование заимствуется у минеральной группы.
Магматические образования
Породы, называемые магматическими, возникают вследствие вулканической активности в качестве конечного продукта затвердевания магмы или лавы. Эта разновидность играет решающую роль в формировании литосферы земной коры и в образовании крупных геологических объектов, пластов и структур. К их особенностям стоит отнести следующие пункты:
- Общий объём магматических образований на Земле составляет около 90% верхней коры (глубина — до 16 км). Планета состоит на 15% из этого земляного слоя.
- В состав застывшей магмы входят акцессорные и породообразующие минеральные элементы; среди них — множество соединений алюминия, в том числе светлоокрашенные и темноцветные (пироксены, полевые шпаты, кварц, амфиболы, темноцветные слюды и оливины).
- Высокая твёрдость и прочность многих пород — обсидиан, базальт и гранит.
- Большинство образований в качестве компонента содержат кремний.
- Непрерывное образование новых пород (на текущий момент известно лишь 30% минеральных элементов от предполагаемого числа).
Магматические образования, в свою очередь, также делятся на 3 группы в зависимости от места и характера их кристаллизации — плутоническая, гипабиссальная и вулканическая порода. Плутоническая магма образуется в результате застывания вещества на большой глубине или в недрах Земли и имеет массивную однородную структуру (каким является, к примеру, гранит).
Породы, зародившиеся на небольших глубинах — гипабиссальные, характеризуются неравномерной зернистой структурой (долерит) и хрупкостью, что обуславливается наличием вулканического стекла в их составе.
Вулканические или эффузивные минеральные элементы возникают неподалёку от извержений вулканов, а их застывание происходит на поверхности Земли. Это самая распространённая разновидность магматических образований; среди их свойств — наличие многочисленных пустот (пористая структура), широкий диапазон изменения цвета (от светло-серого до чёрного) и минерального состава. Примеры таких материалов — базальт, риолит и андезит.
Продукты выветривания и разложения
Осадочные горные породы образовались вследствие длительных геологических процессов в литосфере. Также среди важных факторов стоит назвать деятельность микроорганизмов, живущих в Земле, выветривание, а также разрушение земного покрова из-за смены сезонов года и в результате механических факторов (среди них — выпадение осадков). К свойствам осадочных образований стоит отнести:
- Большая площадь покрытия — более ¾ всей поверхности Земли. В то же время глубина залегания осадочных пород составляет около 10−15 км.
- В подобной породе очень хорошо сохраняются останки животных, растений и микроорганизмов, живших сотни миллионов лет назад (что имеет важное значение для изучения информации о жизни на Земле в далёком прошлом).
- Исходный материал для формирования породы — минералы, образовавшиеся вследствие разрушения магматического образования.
- Низкая плотность (наиболее распространённый вид породы — известняки и кальциты).
- Слоистость пород (понятие, свойственное не только осадочным образованиям), а также залегание в виде геологических пластов.
Цвет пород преимущественно белый или серый (однако существуют и красноватые породы — оксиды). Строение зернистое, с вкраплениями, наличием вулканического стекла и других минеральных примесей. Существует деление осадочных образований на подгруппы в зависимости от их способа образования.
Одной из наиболее распространённых является органогенная или биогенная порода, которая возникла благодаря скоплению скелетных остатков животных или их жизнедеятельности. К ним относятся горючие ископаемые (нефть, каменный уголь, природный газ и горючий сланец), фосфориты и известняки.
Химическая разновидность осадочных пород образуется благодаря смеси морских минеральных веществ и измельчённых (разрушенных) остатков застывшей магмы. Сюда следует включить калийную и поваренную соль, а также сталактиты и сталагмиты.
Обломочные образования возникают в результате смешивания разрушенных горных пород и их последующего перемещения (посредством выветривания или вымывания водами океанов). В эту группу входят многие строительные материалы — песок, глина, щебень, гравий и галька.
Типы и факторы метаморфизма
Третьей группой породообразующих минералов являются метаморфические образования — материалы, которые получаются из магматической или осадочной породы в процессе их видоизменения вследствие внешних факторов. К таким факторам относят, главным образом, движение земной коры, а также все сопутствующие этому явлению параметры — большое давление, высокие температуры, наличие определённых водных или газовых растворов.
Современная классификация метаморфизма пород также включает ударный (импактный) фактор — падение крупных метеоритов либо мощные эндогенные взрывы. Сюда же относятся и испытания ядерного оружия. Наиболее распространёнными метаморфическими элементами считаются:
- Амфиболит. В их состав входят плагиоклазы, амфиболы, а также минеральные примеси. Эта порода, в отличие от большинства других, не имеет хорошо выраженной сланцевой текстуры. Структура амфиболитов преимущественно фибробластовая (иногда гранобластовая). Исходный материал для образования — базальт, вулканический туф, диабаз или габбро.
- Филлит. Сланцеватая порода, включающая в свой состав серицит и кварцит, а также (реже) хлорит, альбит или биотит. Образуется при кратком воздействии сильнейшего давления из глинистого осадочного материала; при продолжении действия метаморфических факторов филлит преобразовывается в кристаллический слюдяной сланец.
- Гнейс. Порода имеет тонкополосчатую и сланцеватую структуру с порфиробластными текстурами. Состав материала — калиевый полевой шпат, кварц, цветные минералы.
- Кварцит. Материал состоит из мельчайших зёрен кварца, который под большим давлением был сцементирован кварцевым песком. Образование кварцита возможно из порфиров либо песчаников.
Самыми известными примерами метаморфизма горных образований являются превращение песка в кварцит, а также известняка в мрамор. Следует знать, что первичной горной породой является только магматическая; остальные 2 разновидности представляют собой последствия её видоизменения или разрушения.
