Горные породы

Минералы вступают в различные сочетания друг с другом: образуя горные породы. Последние по своему происхождению подразделяются на три группы: магматические, осадочные и метаморфические породы.

Магматические (изверженные) горные породы образуются в процессе остывания расплавленных магм: поднимающихся из глубинных недр Земли к ее поверхности. Породы называются глубинными: или интрузивными (лат. интрузио - внедрение), если магма застыла на глубине. А если на земной поверхности , - то излившимися, или эффузивными (лат. эффузио - излияние).

Магматические породы состоят преимущественно из силикатов и алюмосиликатов. Наиболее важными их компонентами являются оксиды кремния SiO₂ (кремнезем) и алюминия Al₂O₃ (глинозем). По содержанию кремнезема магматические породы подразделяются на ультраосновные, основные, средние и кислые.

Подразделение магматических пород по содержанию кремнезема

Название кислые породы (много кремнезема) произведено от слова кремнекислота. Так называют окисел SiO₂. Основные породы содержат много оснований - Ca, Mg, Fe и др.

Важнейшими магматическими породами являются дуниты, перидотиты, и пироксениты, габбро и базальты, диориты и андезиты, граниты и липариты (риолиты).

Дуниты, перидотиты, пироксениты - это преимущественно глубинные магнезиально-железистые породы с незначительным содержанием кремнезема. Они различаются по содержанию минерала оливина: 100-85% - дуниты, 85-70% пироксеновые оливиниты, 70-30% - перидотиты, 30—10% оливиновые пироксениты, менее 10% - пироксениты. Роль этих пород в строении Земли велика. Предполагается, что именно они развиты в мантии ниже земной коры. С породами, обогащенными оливином, связаны месторождения алмазов, хромита, золота, платины, никеля и других полезных ископаемых.

Габбро и базальты - основные магматические породы. Они отличаются от ультраосновных пород меньшим содержанием окислов железа и магния и большим содержанием глинозема и кальция. Габбро представляет глубинные образования. Базальты - темно-зеленые или черные силикатные породы, излившиеся на земную поверхность. Они состоят главным образом из основного плагиоклаза, пироксенов и часто оливина и содержат кальций, натрий, магний и железо.

Подобные им мелкозернистые породы называются долеритами. Главными минералами габбро и базальтов являются основные плагиоклазы и моноклинные пироксены. С габбровыми породами связаны месторождения железных, титано-железных, титано-ванадиевых и никелевых руд, а также медного и серного колчедана. Базальты используются в каменно-литейной промышленности и как ценный облицовочный материал, электроизоляционный и кислотоупорный материал.

К группе диоритов-андезитов относятся средние магматические породы. Диориты - глубинные образования. Они состоят из плагиоклаза и амфибола, содержат ромбический пироксен или биотит. Андезиты - их излившиеся аналоги.

Граниты-липариты являются кислыми магматическими породами. Им присуще значительное содержание кремнезема. Глубинные образования - граниты состоят в основном из полевых шпатов (до 70%) и кварца (25-35%). В незначительном количестве присутствуют биотит, амфибол, пироксен. Излившиеся аналоги гранитов называются липаритами или риолитами (от греч. рео - теку). С гранитоидными породами связана главная масса рудных месторождений магматического происхождения.

Осадочные горные породы образуются путем переотложения на поверхности Земли или на дне морей, озер и рек продуктов разрушения различных коренных пород. Они покрывают около 75% поверхности континентов. С осадочными горными породами связаны такие важные полезные ископаемые, как нефть и природный газ, уголь, железо, алюминий, золото и др.

В зависимости от происхождения, осадочные породы подразделяются на обломочные, глинистые, химические и биохимические.

Обломочные породы - это продукты механического разрушения коренных горных пород. Классификация их исходит из размеров обломков. Более 1 мм - грубообломочные породы. От 1,0 до 0,1 мм - песчаные, 0,1-0,01 мм - алевритовые фракции.

Обломочные породы могут быть рыхлыми и сцементированными, угловатыми и окатанными. Угловатые грубообломочные породы подразделяются на дресву (1-10 мм), щебень (1-10 см) и глыбы (более 10 см). А округленные (окатанные) разности называются соответственно гравием, галькой и валунами.

Те же породы могут быть представлены монолитной (сцементированной) минеральной массой. В этом случае они называются брекчией, если состоят из угловатых обломков, или гравийным конгломератом, конгломератом и валунным конгломератом, если состоят соответственно из гравия, гальки и валунов.

Рыхлые песчаные породы - это пески, сцементированные - песчаники. По величине обломочных зерен они делятся на крупнозернистые (1,0-0,5 мм), среднезернистые (0,5-0,25 мм) и мелкозернистые (0,25-0,1 мм).

Алевриты - рыхлые разности алевритовых пород. Их сцементированные аналоги называются алевролитами.

Глинистые породы состоят из мельчайших минеральных частиц размером менее 0,01 мм и содержат свыше 30% тонкодисперсных (лат. дисперсио - рассеяние) частиц менее 0,001 мм. По минеральному составу глины резко отличаются от типичных обломочных пород. Их главные составные части - кремнезем и глинозем. Наиболее распространенными глинистыми минералами являются каолинит, гидрослюды, монтмориллонит. По преобладанию одного из них глины получают свое название.

Глины обладают пластичностью и низкой водопроницаемостью. Это обуславливает их роль как водоупорных горизонтов подземных вод. Сильно уплотненные глины, не размокающие в воде, называются аргиллитами (греч. аргиллос - глина, литос - камень).

Химические и биохимические породы образуются в результате химических реакций или выпаривания, либо при косвенном участии биологических организмов, а также при концентрации их тел и скелетов. К числу пород данной группы относятся: алюминиевые (латериты, бокситы), кремнистые, фосфатные (фосфориты), железистые (бурые железняки), а также (гипс, ангидрит) породы и каустобиолиты (торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы, озокерит и др.). карбонатные (известняки, мергели, доломиты), галоидные (галит), сульфатные (гипс, ангидрит) породы и каустобиолиты (торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы, озокерит и др.).

Иногда в группу осадочных пород включают также вулканогенно-обломочные, или пирокластические (греч. пир - огонь, клястикос - раздробленный), породы. Это обычно вулканические туфы, возникающие в результате отложения твердых продуктов вулканических извержений.

Метаморфические (греч. метаморфосис - превращение) горные породы образуются в процессе глубокого преобразования осадочных и магматических пород. Происходит это на значительных глубинах под воздействием огромных давлений и высоких температур или на контакте расплавленных магматических интрузий с холодными вмещающими породами вследствие привноса в исходную породу извне высокотемпературных газов и водных растворов.

Метаморфические породы отличаются от исходных пород минералогическим составом. Кроме того, под влиянием повышенного давления исходная порода приобретает новые текстурные признаки, например, сланцеватость и др. Текстура (лат. текстура - ткань, строение) характеризует взаимное расположение и ориентировку минеральных агрегатов. А под воздействием высокой температуры исходная порода перекристаллизовывается.

К числу наиболее распространенных метаморфических пород относятся глинистые сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы, серпентиниты, скарны, роговики.

Глинистые сланцы - это породы, образовавшиеся вследствие уплотнения глин. Гнейсы - сильно метаморфизированные осадочные и магматические породы разнообразного состава. Они обладают сланцевой, ленточной, очковой и другой текстурой.

Кварциты - метаморфизированные кварцевые пески и песчаники. Железистые кварциты (джеспилиты) являются важной железной рудой.

Метаморфизированные известняки называются мраморами. А в результате метаморфизации ультраосновных пород образуются серпентиниты. Для них характерна зеленая пятнистая окраска.

При взаимодействии высокотемпературных магматических растворов с вмещающими осадочными породами образуются скарны и роговики. Этот процесс называется контактным метаморфизмом. Он происходит в широком диапазоне глубин.

Скарны возникают в зоне контакта магмы с карбонатными и силикатными породами. Они состоят в основном из пироксенов и гранитов, иногда с примесью эпидота, актинолита и разнообразных рудных минералов (железа, меди, свинца, цинка, золота, олова, вольфрама, молибдена и др.). Со скарнами связаны различные рудные месторождения железные, медные, свинцово-цинковые, вольфрамовые, молибденовые, золотые, кобальтовые, мышьяковые, оловянные и др. Роговики образуются в результате метаморфизации песчано-глинистых пород. В состав роговиков входят различные минералы: кварц, слюда, часто полевые шпаты, гранат, андалузит, силлиманит и др.