Что такое горные породы и полезные ископаемые
В развитии человеческого общества непреходящее значение имеют горное дело и сельское хозяйство, являющиеся источниками естественного сырья. Комплекс технологических процессов по его переработке направлен на приспособление природных богатств к потребностям человека.
Природные химические соединения встречаются в земной коре (литосфере) в виде образований (минералов), приблизительно однородных по своему составу, внутреннему строению и физическим свойствам. Подавляющее число минералов – твердые кристаллические вещества.
Горными породами называют естественные минеральные агрегаты более или менее постоянного состава и строения, слагающие литосферу в виде самостоятельных геологических тел. Горные породы состоят из одного (например, толща гипса, каменной соли) или нескольких минералов.
По происхождению горные породы подразделяют на магматические, или изверженные (гранит, диорит, базальт и др.), осадочные (известняк, глины, пески, песчаники и др.) и метаморфические (гнейс, кристаллические сланцы, мрамор и др.).
Магматические горные породы возникают при остывании и отвердении магмы и лавы; осадочные образуются посредством накопления (осаждения) продуктов разрушения земной коры на дне водоемов и водотоков; метаморфические представляют собой глубоко измененные осадочные и магматические породы под влиянием высоких давлений и температур.
Природные минеральные вещества, которые могут быть использованы человеком для его нужд, называют полезными ископаемыми (минеральным сырьем). Породы, имеющие полезные ископаемые, заключенные в их толще в виде прослоев, прожилков и не используемые в народном хозяйстве, считают пустыми породами.
Полезные ископаемые бывают газообразными (природный газ), жидкими (нефть) и твердыми. Настоящая дисциплина рассматривает только вопросы добычи твердых полезных ископаемых.
Различают полезные ископаемые: металлические (рудные) – сырье для производства черных, цветных, благородных, редких и радиоактивных металлов; неметаллические –сырье для металлургической (доломит, магнезит и др.), химической (сера, бор, фосфориты и др.) и других отраслей промышленности; горючие (уголь, горючие сланцы, торф и др.); строительные горные породы (граниты, мраморы, гравий, глины и др.).
Совокупность свойств, определяющих степень пригодности и экономической эффективности использования, называют качеством полезного ископаемого. Одни качественные свойства относят к полезным (например, теплоту сгорания угля, содержание извлекаемых металлов для руд), другие – к вредным, (например, зольность угля, высокую влажность, содержание примесей, затрудняющих плавку руд).
Естественные скопления полезных ископаемых в земной коре называют месторождениями. Месторождение будет промышленным, если его разработка целесообразна в данных экономических и географических условиях при современном уровне техники и технологии. В противном случае его считают непромышленным.
Массу или объём минерального сырья, заключенного в недрах на определенной площади, считают запасами полезных ископаемых. По народнохозяйственному значению выделяют запасы: балансовые, использование которых экономически целесообразно, и забалансовые, которые могут явиться объектом промышленного освоения, но использовать их в настоящее время экономически невыгодно. К промышленным относят часть балансовых запасов, за исключением проектных потерь. Проектные потери – это часть балансовых запасов, проектируемая к безвозвратному оставлению в недрах. Уровень развития и экономический потенциал государства зависят от производства и потребления минерального сырья.
По расчетам экономистов, среди природных ресурсов, используемых для удовлетворения потребностей общества, минеральные вещества составляют 80 %, а потребляемую энергию производят на 90 % за счет тепла, получаемого при сгорании полезных ископаемых: нефти, газа, угля, торфа. Достаточная обеспеченность общественного хозяйства минерально-сырьевыми ресурсами – непременное условие высоких темпов его развития и национальной безопасности государства.
Здравствуйте, дорогие!
Сегодня я предлагаю Вам углубиться в геологию и узнать о таких понятиях как минерал и горная порода, и в чем их отличие.
Минерал
Минералы – понятие широкое. Но в целом минералами называют однородные по своему составу и строению части горных пород. Минералов в природе великое множество. Для изучения, минералы объединяют в группы по химическому составу и физическим свойствам.
Большинство минералов встречается в земной коре в твердом состоянии и их внешние признаки просто поражают – одни из них прозрачные, другие полупрозрачные, а третьи не пропускают свет вообще. Также разнообразна и их окраска, твердость, блеск и многие другие физические и химические свойства.
Горная порода
В отличие от минералов, горные породы чаще всего не однородны. Это как бы агрегаты, которые могут состоять из нескольких минералов. Структура и свойства горных пород в первую очередь зависят от того, на какой глубине и в каких условиях они образовались.
По условиям образования все горные породы делятся на три большие группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические горные породы берут своё начало глубоко в недрах Земли, на глубине 100 км. и более, а при извержении вулканов частично или полностью поднимаются на поверхность земли. Магматические горные породы содержат в себе такие минералы как кварц, гранит, топаз, турмалин и пр.
Осадочные горные породы образуются путём осаждения на дне морей, океанов, рек и других водоемов. Осаждаются как обломки скал, перенесенные реками в море через огромные расстояния, так и умершие морские организмы морей и океанов. Изучая осадочные породы и заключенные в них скелеты и раковины некогда живых животных, геологи устанавливают в какое время в том или ином участке Земли было море и когда на его месте образовалась суша. Таким образом, изучение осадочных пород помогает восстановить историю развития Земли.
Когда я училась в геологоразведочном университете, то помню как летом на практике мы ездили на один из подмосковных карьеров и находили там признаки бывшей морской жизни – море в тех местах было 2-3 миллиона лет назад. Порой это сложно представить!
И наконец, метаморфические горные породы образуются в результате изменения состава или свойств первоначальных горных пород. Как правило это возникает при тектонических движениях, когда большие массы пород, возникших на поверхности Земли могут быть перемещены в её глубины, а на глубине, под влиянием высоких температур и давления, начинает меняться и состав горных пород. Изменения эти происходят очень медленно, растягиваясь на десятки и сотни миллионов лет. Таким образом, например, известняк превращается в мрамор, а опал переходит в кварц.
Изучение горных пород и минералов
Процесс изучения горных пород достаточно долгий. Всё начинается с экспедиций, в которых геологи собирают образцы горных пород и заносят данные на топографическую карту. Затем уже в лабораториях производится подробный анализ и изучение образцов, благодаря которым далее делаются предположения о залежах полезных ископаемых. Такая у геологов работа – нужно иметь закаленное и тренированное тело и ум, обогащенный знаниями во многих областях науки, без которых немыслима современная геология.
С уважением,
Екатерина Лутохина (Napoleonka)
Поле́зные ископа́емые — минеральные и органические образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства (например, в качестве сырья
или топлива). Различают твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.
Описание[править | править код]
Полезные ископаемые находятся в земной коре в виде скоплений различного характера (жил, штоков, пластов, гнёзд, россыпей и пр.).
Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения — районы, провинции и бассейны.
Научные основы добычи полезных ископаемых разрабатывают горные инженеры.
Области науки и технологии о добыче полезных ископаемых:
- Горное дело
- Горные науки.
Виды полезных ископаемых[править | править код]
По назначению выделяют следующие виды полезных ископаемых:
- Горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, горючие сланцы, торф, уголь)
- Руды (руды чёрных, цветных и благородных металлов)
- Гидроминеральные (подземные минеральные и пресные воды)
- Нерудные полезные ископаемые — строительные материалы (известняк, песок, глина и др.), строительные камни (гранит) и пр.
- Камнесамоцветное сырьё (яшма, родонит, агат, оникс, халцедон, чароит, нефрит и др.) и драгоценные камни (алмаз, изумруд, рубин, сапфир).
- Горнохимическое сырьё (апатит, фосфаты, минеральные соли, барит, бораты и др.)
Последние три группы совместно могут рассматриваться как нерудные (неметаллические) полезные ископаемые[1][2].
Признаки полезных ископаемых[править | править код]
Отдельными примерами поисковых признаков полезных ископаемых, без разделения на прямые и косвенные, являются:
- Минералы — спутники рудных месторождений (для алмаза — пироп, для рудного золота — кварц и пирит, для платины нижнетагильского типа — хромистый железняк и пр.)
- Их присутствие в перенесённых обломках, валунах и т. п., попадающихся на склонах, в ложбинах, руслах водотоков и пр.
- Прямое наличие в горных обнажениях, выработках, керне
- Повышенное содержание их элементов-индикаторов в минеральных источниках
- Повышенное содержание их элементов-индикаторов в растительности
При разведке найденного месторождения закладывают шурфы, проходят канавы, разрезы, бурят скважины и др.
См. также[править | править код]
- Полезные ископаемые России
- Разубоживание
- Месторождение
Примечания[править | править код]
- ↑ Нерудные полезные ископаемые // Моршин — Никиш. — М. : Советская энциклопедия, 1974. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 17).
- ↑ Под редакцией Е. А. Козловского. Неметаллические полезные ископаемые // Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия (рус.). — 1984—1991. — статья из Горной энциклопедии. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.
Литература[править | править код]
- Смирнов B. И. Геология полезных ископаемых. — М.: Недра, 4-е изд., 1982. — 668 с.
- Смирнов В. И. Геологические основы поисков и разведок рудных месторождений. — М.: Изд-во Московского университета, 1954.
- Милютин А. Г. Геология и разведка месторождений полезных ископаемых: Учебн. пособие для вузов. — М.: Недра, 1989. — 296 с.
- Игнатов П. А., Старостин В. И. Геология полезных ископаемых. — М.: МГУ, 1997. — 304 с.
- Романович И. Ф., Кравцов А. И., Филиппов Д. П. Полезные ископаемые. — М.: Недра, 1982. — 384 с.
Ссылки[править | править код]
Литосфера — твёрдая оболочка Земли
Что мы знаем о горных породах. Как образуются и какие бывают горные породы. Что такое полезные ископаемые.
Что мы знаем о горных породах
В начальной школе вы уже знакомились с горными породами и минералами. Галька и песок на берегу реки, уголь, мел, которым вы пишете на классной доске, — всё это горные породы. Они состоят из минералов. Минералы — природные образования, относительно однородные по составу и свойствам. Например, если внимательно всмотреться в гранит, вы увидите, что он состоит из трёх разных минералов: кварца, полевого шпата и слюды.
Горные породы — это вещества, которые слагают земную кору. Они состоят из одного или нескольких минералов.
Есть такие породы, которые состоят в основном из одного минерала (например, кварцит — из кварца). А есть и такие минералы, которые могут входить в состав горных пород и встречаться отдельно. Именно таков кварц.
Горные породы различаются своими свойствами. Например, они могут быть сыпучими (песок), твёрдыми (гранит), вязкими (озокерит), пластичными (глина).
Горные породы различаются и по своему происхождению. Учёные выделяют три группы горных пород по этому признаку: магматические, осадочные и метаморфические (рис. 45).
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И МИНЕРАЛЫ СЛАГАЮТ ЗЕМНУЮ КОРУ И РАЗЛИЧАЮТСЯ ПО СОСТАВУ, СВОЙСТВАМ И ПРОИСХОЖДЕНИЮ.
Как образуются и какие бывают горные породы
Магматические горные породы образуются из магмы. Если её расплавленная масса прорывает верхнюю часть мантии, внедряется в земную кору и застывает в толще земной коры, образуется глубинная горная порода, например гранит. При извержении вулкана расплавленная магма прорывается сквозь земную кору и изливается на поверхность в виде лавы, выделяя множество газов. Так образуются излившиеся магматические породы, например базальт, обсидиан и др.
Осадочные горные породы образуются на земной поверхности в результате процессов разрушения, осаждения и последующего уплотнения. Среди осадочных пород выделяются три основные группы. Обломочные — результат разрушения скальных пород внешними силами Земли. Химические — результат осаждения солей в океанах и озёрах. Органические — результат накопления органических остатков. Например, в основе ракушечника — остатки мелких морских моллюсков. В основе каменного угля — остатки отмерших деревьев, росших на Земле в древние геологические эпохи.
И магматические, и осадочные породы в течение долгой геологической истории оказывались снова в глубине земной коры, где под действием высокого давления и высоких температур их свойства менялись. Образовывались новые породы — метаморфические (от греческого слова metamorphosis — превращение, полная перемена). Например, известняк превращался в мрамор, гранит — в гнейс.
Мраморным колоннам собора Святого Марка в Венеции уже более 2,5 тыс. лет. Они сделаны в V—IV вв. до н. э. из цельных кусков мрамора для храмов Древней Греции. После принятия христианства и разрушения языческих храмов они украшали византийские христианские церкви. В 1204 г., когда крестоносцы штурмом взяли Константинополь, эти колонны как часть огромной военной добычи перевезли в Венецию.
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ ОБРАЗУЮТСЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ ПРОЦЕССОВ И МОГУТ СО ВРЕМЕНЕМ ИЗМЕНЯТЬ СВОИ СВОЙСТВА.
Окончание >>>
Горные породы окружают нас повсюду. Это и песок в песочнице, и стены дома, и декоративные изделия. Вообразить существование нашей цивилизации без них сложно.
Что такое горная порода
Горные породы – это массы из одного либо нескольких видов минеральных компонентов, органического вещества. Они сформированы природными процессами и слагают земную кору.
В широком смысле к горным породам причисляют также воду, жидкие углеводороды и газы.
Это предмет изучения нескольких наук: литологии, петрографии, петрофизики, геохимии, геодинамики.
Термин «горная порода» ввел в научный оборот в 1798 году русский химик и минералог Василий Севергин.
Разновидности
Наиболее популярна классификация минерального сырья по происхождению. Выделяют четыре класса горных пород.
Магматические
Формируются в результате остывания магмы. Состав и свойства зависят от температуры, давления, глубины извержения, минерального и химического состава расплава.
Магматические горные породы
Магматические горные породы подразделяются на интрузивные и эффузивные:
- Интрузивные. Формируются на глубине при замедленном остывании расплава.
- Эффузивные. Застывают при выходе магмы на поверхность.
Разновидность интрузивных – гипабиссальные породы. Они образуются на меньшей глубине. Отличить от интрузивных позволяет неравномерно-зернистая текстура.
Магматическое сырье классифицируется как первичное.
Представители группы: базальт, гранит (и его разновидность пегматит), лабрадорит, габбро.
Базальт
Осадочные
Осадочные горные породы формируются на поверхности или очень малой глубине при низкой температуре и давлении.
Осадочные породы
Это результат нескольких процессов:
- Переформирование фрагментов более древних руд, в результате чего получаются обломочные породы.
- Концентрация продуктов жизнедеятельности биологических организмов.
- Осаждение из воды химических элементов и соединений.
Осадочный материал считается вторичным. Его отличает слоистость и залегание пластами.
Представители: торф, мел, кальцит, доломит, уголь, соль, гипс.
Применение гипса
Метаморфические
Метаморфические, то есть измененные, руды создаются, когда осадочные и магматические изменяются под воздействием окружающей среды.
Если температура заставляет породу плавиться, говорят об ультраметаморфизме. Такой процесс уравнивает метаморфические горные породы с магматическими.
Представители: мрамор, кварцит, гнейс, глинистый сланец.
Сланец в интерьере
Метасоматические
Метасоматические горные породы – итог взаимодействия с жидкостями. Вода, расплавы карбонатов, силикатов, других соединений проходят сквозь рудную толщу. Материнская руда остается твердой, но, насыщаясь, меняет химический состав.
Их легко отличить по зональности, создаваемой потоком. При этом каждая зона выглядит по-своему.
Представители: вторичные кварциты, березиты, гумбеиты, скарны, альбититы.
Скарн дальнегорский
90% объема земной коры – это магматические, метасоматические и метаморфические горные породы. Однако осадочные (10% объема) охватывают три четверти поверхности планеты.
Возраст
Ученые и геологи определяют возраст горных минералов по двум шкалам.
Относительный
Возраст горных пород определяется относительно друг друга: какая моложе, какая старше.
Это выясняют стратиграфическим или палеонтологическим методами:
- Стратиграфический метод предусматривает изучение взаимного расположения слоев. Но только если за миллионы лет движения из-за тектонических процессов не наблюдалось. То есть разрушения слоев не было, их последовательность сохранилась. В этом случае чем выше слой, тем моложе порода. В самых верхних слоях она самая молодая.
- Маркер палеонтологического метода – ископаемые органические остатки. Установлено, что слои-ровесники содержат остатки одних и тех же видов растений или животных.
Оба метода берут за основу расположение слоев породы в земной коре.
Абсолютный
Точный возраст залежей выясняют по состоянию радиоактивных элементов в составе.
Степень распада радиоактивных элементов известна точно, у него постоянная скорость, на которую не влияют внешние катаклизмы. Это позволяет установить возраст горной породы с точностью до сотен лет.
Обычно используются уран-235 или 238, торий-232, углерод-14.
Выбор изотопа зависит от предполагаемого возраста породы:
- Для материала моложе 50 тыс. лет (например, торфа) это изотоп углерода.
- Изотопы урана, свинца, тория, калия, самария годятся для пород старше 3,5 млрд. лет.
- Рубидий-стронциевый, уран-свинцовый материал применим к образцам возраста от ста млн. до пяти млрд. лет.
Для определения возраста рассчитывают отношение массы вновь образованного элемента к массе используемого радиоактивного изотопа.
Месторождения
Горные породы – основа земной коры, почти все их месторождения имеют промышленное значение.
Их классифицируют по нескольким признакам:
- Вид сырья. Рудные, нерудные, горючие (углеводороды, сланцы, угли, торф), гидроминеральные (вода).
- Геологическое строение. Простые, сложные, особо сложные. За основу взято состояние слоев, равномерность залегания.
- Глубина залегания. В зависимости от нее сырье добывают открытым (карьер) или закрытым (шахта) способом.
Объемы добычи измеряются миллионами тонн, цена почти всегда устанавливается также за тонну. Исключение – радиоактивные, декоративные материалы. Например, каррарский мрамор.
Свойства и характеристики
Каждая горная порода наделена характеристиками и свойствами, которые создают ее уникальное описание. Среди основных – структура и текстура.
Структура создается зернистостью (форма и габариты зерен), кристалличностью, соотношением компонентов:
- У магматических учитывается степень кристалличности.
- Для осадочного материала актуальна форма кристаллов.
- Метаморфические агломераты классифицируют по размеру зерен.
- Метасоматические образования наделены гранобластовой структурой.
Текстура – это взаимное расположение и распределение компонентов в объеме:
- У магматических бывает однородной либо неоднородной.
- У осадочных различают характер поверхности и межслоевой.
- Метаморфические горные образования представлены пятнистой, полосчатой, сланцевой, плойчатой, другими текстурами.
- У метасоматических горных пород она наследуется от исходных компонентов или создается в виде ритмичных слоев.
Текстура отражает слоистость, пористость, массивность, цвета, оттенки породы.
Сферы применения
В отличие от драгоценных минералов, горные породы имеют, в первую очередь, утилитарное, прикладное значение. Но могут приносить и эстетическое наслаждение.
Хозяйственный комплекс
Промышленность, другие отрасли используют горные породы всех видов:
- Из руд извлекают металлы, включая редкоземельные и ценные. Например, габбро – источник железа, титана, ванадия, никеля, меди, серы. Пироксениты насыщены железом и платиной.
- Гранитом, мрамором, базальтами, порфирами декорируют здания и интерьеры премиум-уровня. Из кирпича, бетона возводят частные дома, общественные здания.
Мраморный дворец в Санкт-Петербурге
- Щебнем, бетоном, битумом выкладывают дороги, автотрассы, тротуары.
- Уголь, торф, радиоактивное сырье – источник энергии. Его забирают тепло-, гидро-, атомные станции. Углем топят печи в населенных пунктах, куда не добрался газ.
- Из песка, песчаников изготавливают стекло, силикатный кирпич. Их добавляют в бетон, смесь для покрытия автомобильного или железнодорожного полотна.
- Доломит используется при производстве изделий из резины, фарфора, фаянса.
Кристалл доломита
- Известняк – исходник для получения химического ассортимента: соляной, уксусной кислоты, ацетилена, каустической соды, карбида кальция, цемента.
- Из глины получают черепицу, посуду, кирпичи, фарфоро-фаянсовые изделия. Специальной разновидностью очищают жиры, масла, соки. Ее ценят косметологи и врачи.
- Это полезная составляющая сельхозудобрений.
Без горных минералов не обходится пищевая, химическая отрасль, машино-, приборостроение.
Нашли применение даже алмазы. Рядовое сырье служит абразивом, элитный горный минерал превращается в бриллиант.
Его разновидность графит становится стержнями в карандашах и ядерных реакторах.
Применение графита
Другие сферы
Достоянием истории стала античная скульптура из мрамора, греческий Парфенон, средневековые храмы.
Современными мастерами-камнерезами востребованы гранит, мрамор, яшмы, эстетические разновидности другого сырья. Из них изготавливают статуи, канделябры, настольные приборы, резные каминные полки, другие подобные изделия. А также эзотерический ассортимент, раскупаемый адептами эзотерики, магами, целителями.
Столешницы из мрамора
Собиратели минералогических коллекций не упустят возможности приобрести даже рядовой экземпляр для полноты ассортимента.
Зачем нужно изучать свойства пород
Выявление свойств горных пород имеет практическое значение:
- Малая пористость делает агломерат прочнее, плотнее. Он меньше уязвим перед влагой, но хуже проводит тепло, ток. Аналогична ситуация с зернистостью.
- От упругости зависят акустические параметры.
- Магнитные, электрические характеристики влияют на электромагнитные свойства.
При разработке месторождения учитывают объемы залежей плюс характер сырья: твердость, плотность, цельность, степень выветривания. Исходя из этого, подбирают технику, определяют количество, состав бригады, время на выполнение работ.
Точные физико-технические характеристики породы помогают разработать оптимальную технологию их использования.
Для строителей имеет значение массивность, прочность, истираемость породы. У декораторов в приоритете красота и возможность обработки.