Полезные ископаемые которые относятся к горной породе
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.
Общая характеристика
Определение 1
Горная порода – это агрегат (масса) одного или нескольких минеральных соединений или органических веществ, которые являются продуктами природных процессов. Горные породы представляют собой рыхлые или плотные агрегаты, входящие в состав земной коры и образованные однородными или разными минералами, либо минералами и обломками горных пород.
Строение, состав и условия залегания пород зависят от геологических процессов, их формирующих и происходящих на поверхности или внутри земной коры. Горные породы с геохимической точки зрения – это естественные агрегаты минералов, в состав которых входят в основном их элементов породообразующих минералов.
Замечание 1
Выделяют три группы горных пород (по происхождению): магматические, осадочные, метаморфические.
Не всегда очевидно разделение горных пород на метаморфические, магматические, осадочные. При очень низких температурах в процессе диагенеза в осадочных горных породах происходят минеральные превращения. Но при появлении в них образованного гранита породы считаются метаморфическими. Начало метаморфизма при умеренном давлении происходит при температуре 300 ºС.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Между метаморфическими и магматическими породами грань при высоких степенях метаморфизма начинает стираться.
В широком температурном интервале образуются метасоматические горные породы: вторичные кварциты, грейзены, пропиллиты и др.
Руда – группа горных пород, сложенная в основном сульфидными минералами. Может включать другие минералы: апатитовые руды, железные руды, хромитовые руды и др.
Магматические горные породы
По происхождению магматические горные породы подразделяют на эффузивные (вулканические) и интрузивные. Вулканические породы возникают при изливании магмы на земную поверхность. Интрузивные породы формируются при изливании магмы в толще коры Земли.
Магматические породы по глубине формирования подразделяются на:
- интрузивные горные породы (породы, кристаллизующиеся на глубине, например, гранит) – хорошо раскристаллизованны, формируются при медленном остывании магмы;
- гипабиссальные горные породы – формируются на небольших глубинах при застывании магмы, характеризуются наличием неравномернозернистыми структурами;
- эффузивные горные породы – образуются на земной поверхности (андезит, риолит, базальт).
Большинство магматических пород в качестве основного компонента содержат кремний и являются силикатными расплавами. Реже встречаются сульфидные, карбонатные, металлические расплавы. Карбонатиты – карбонатные магматические породы образуются из карбонатных расплавов.
Существует несколько классификаций магматических пород: по содержанию кремнезема – ультраосновные, основные, средние, кислые; по содержанию щелочей горные породы делят на серии: нормальной, субщелочной и щелочной серий.
Образование магматических горных пород продолжает происходить в зонах активного горообразования и вулканизма.
Вулканическое стекло – нераскристаллизовавшиеся продукты быстро остывшей магмы, сформированные при закалке магматического расплава на земной поверхности. Может полностью представлять липаритовые кислые или базальтовые эффузивные породы. Вулканическое стекло практически полностью слагает пехштейн (смоляной камень), обсидиан, пемзу, перлит, сордавалитит и тахилит.
Метаморфические горные породы
Метаморфические горные породы формируются в толще коры Земли вследствие изменения магматических или осадочных горных пород. Эти изменения могут вызывать такие факторы, как: нахождение вблизи застывающего магматического тела и прогревание в результате метаморфизуемой породы; влияние активных химических соединений, отходящих от этого тела (в частности разных водных растворов – контактный метаморфизм), погружение породы в толщу коры, где начинают действовать высокие температуры и давление.
Замечание 2
Различие в происхождении магматических горных пород сказывается на их физических свойствах и химическом составе.
Представители метаморфических горных пород:
- Глинистые сланцы. Начальная стадия изменения глинистых пород. Глинистые сланцы состоят в основном из хлорита, гидрослюд, каолинита, смешаннослойных минералов, монтмориллонита, полевых шпатов, кварца и др. Отчетливо выражена сланцеватость. Сланцы легко расслаиваются на отдельные плитки. Цвет: от серого и зеленоватого до бурого и черного. Содержат новообразования карбонатов, углистое вещество, сульфид железа.
- Филлиты. Темная плотная, имеющая шелковистый блеск порода, в состав которой входят серицит, кварц, биотит, альбит, примеси хлорита. Это переходная форма от глинистых сланцев к слюдяным.
- Хлоритовые сланцы. Чешуйчатые или сланцеватые породы, в состав которых входит хлорит, тальк, актинолит, эпидот, слюда, кварц и другие минералы. На ощупь жирные, небольшой плотности, зеленого цвета. Часто содержат магнетит.
- Тальковые сланцы. Имеют вид агрегата чешуек и листочков, мягкие, с жирным блеском, белого или зеленоватого цвета. В качестве примесей содержат хромит, магнезит, апатит, актинолит, турмалин, глинкит.
- Кристаллические сланцы. Количественные отношения между полевыми шпатами, кварцем и темноцветными минералами могут быть разными.
- Амфиболиты. Состоят из плагиоклаза, амфибола, минеральных примесей. Структура гранобластовая, нематобластовая или фибробластовая. Не всегда выражена сланцеватая структура. Образуются за счет изверженных пород – диабазов, габбро, туфов, базальтов и др. и за счет осадочных горных пород мергелистого состава. Виды амфиболитов: гранатовые, биотитовые, кварцевые, скаполитовые, кианитовые, эпидотовые, цоизитовые и др.
- Кварциты. Зернистая горная порода. Состоит из зерен кварца, соединенных мелким кварцевым материалом. Формируются при метаморфизме порфиров и кварцевых песчаников. Являются поисковым признаком на медноколчеданные руды.
- Гнейсы. Характерна выраженная параллельно-сланцеватая структура. Состоят из калиевого полевого шпата, кварца, плагиоклазов, цветных минералов. Виды гнейсов: биотитовые, двуслюдяные, мусковитовые, пироксеновые, амфиболовые и др.
Осадочные горные породы
Замечание 3
Осадочные горные породы формируются на поверхности земной коры или в ее близи в условиях низких давлений и температур вследствие образования континентальных и морских осадков.
Выделяют основные группы осадочных пород:
- обломочные породы (конгломераты, брекчии, алевриты, пески) – грубые продукты механического разрушения материнских горных пород;
- глинистые породы – прдукты преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов, изменившихся в новые минеральные виды;
- органогенные, биохемогенные, хемогенные породы – продукты осаждения из растворов при: накоплении органического вещества (уголь), при участии организмов (кремнистые породы) или их жизнедеятельности (органогенные известняки).
Эффузивно-осадочные породы занимают промежуточное положение между вулканическими и осадочными породами.
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.