Разнообразие горных пород и их происхождение

Понятие о горных породах и минералах

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.

Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.

Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие — из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи — из стекловидного вещества; четвертые — комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы. Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:

• — массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается;
• — слоистая: порода состоит из слоев разного состава;
• — сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении;
• — пористая: вся горная порода пронизана порами;
• — пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов.

По происхождению горные породы подразделяются на:

• 1) Магматические породы
• 2) Осадочные породы
• 3) Метаморфические породы

Понятия горная порода и минерал относятся к основным в геологии. Вся толща земной коры состоит из разнообразных по свойствам, составу и происхождению горных пород. В свою очередь горная порода построена из минералов. Состав и свойства горной породы определяются составом и свойствами минералов, из которых она состоит, их размерами, формой, взаимным расположением и силой сцепления между ними.

Изучают минералы и горные породы две самостоятельные, но очень близкие геологические науки: минералогия и петрография.

Минералы — понятие очень широкое. Минералами называют однородные по составу и строению части горных пород и руд. Они представляют собой природные химические соединения, возникшие в результате различных геологических процессов. Минералов в природе великое множество. Для изучения и поиска их объединяют в однородные группы по химическому составу и физическим свойствам.

Большинство минералов встречается в земной коре в твердом состоянии. Однако есть жидкие (самородная ртуть) и даже газообразные минералы (углекислый газ, сероводород). Поразительно разнообразны внешние признаки, по которым минералы отличаются друг от друга. Одни из них прозрачны, другие мутны, полупрозрачны или совершенно не пропускают свет.

Важной особенностью многих минералов является их окраска. Так, киноварь всегда карминно-красная, а малахит ярко-зеленый, по металлически-золотистому цвету легко узнаются кубические кристаллики пирита. Очень важный внешний признак минералов — их форма. Чаще она кристаллическая, но для одних это форма куба (пирит), для других — шестигранной призмы (берилл), для третьих — многогранника (гранат) и т. д. Многие минералы образуют натечные массы причудливой формы, ничего общего не имеющие с кристаллами. Таковы, например, почковидные выделения малахита и сталактитоподобные наросты лимонита.

Одни минералы тверды настолько, что легко оставляют царапины на стекле (кварц, полевые шпаты, гранат). Другие сами царапаются обломками стекла или острием ножа (кальцит). Третьи мягки, и на них можно прочертить след ногтем (графит).

В минералогии применяется наиболее простой способ определения твердости — царапанием одного минерала другим. Для оценки твердости используется так называемая шкала Мооса, представленная десятью минералами. Их порядковый номер и соответствует условной единице твердости.

По-разному ведут себя минералы и при раскалывании. Одни из них легко расщепляются по определенным плоскостям, образуя обломки правильной формы, похожие на кристаллы (галенит, кальцит); другие дают в изломе кривые «раковистые» поверхности (кварц). Свойство минералов раскалываться по определенным направлениям называется спайностью. Различают спайность весьма совершенную, при которой кристалл способен расщепляться на тонкие листочки (слюды);совершенную, когда при ударе образуются обломки, внешне напоминающие настоящие кристаллы (кальцит, галенит); среднюю — на обломках минералов наблюдаются геометрически правильные плоскости и неровные изломы (роговые обманки); несовершенную — изломы, как правило, представлены неровными поверхностями (оливин, апатит); весьма несовершенную, когда спайность практически отсутствует и обломки имеют «раковистый» (как у стекол) излом.

Отличаются минералы и по цвету черты, т. е. цвету тонкого порошка, который оставляет минерал на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки. Иногда цвет черты совпадает с цветом самого минерала, как, например, у киновари. Но в ряде случаев цвет минерала и цвет его черты резко различны. Так, минерал гематит серо-стального цвета, а черта его красная, пирит латунно-желтый, а оставляет черную черту.

Удельный вес, магнитность, радиоактивность и ряд других свойств также являются важными признаками, по которым геологи определяют, или диагностируют, минералы.

Свойства минералов зависят от их химического состава, кристаллической структуры, т. е. той пространственной фигуры, которую образуют слагающие минерал атомы и ионы, и от характера и сил сцепления между ними. По химическому составу и структуре все минералы подразделяются на большие группы, или разделы.

Кальцит (или известковый шпат) принадлежит к числу наиболее распространенных минералов. В природе встречаются целые горы, сложенные известняками или мраморами, которые состоят из одного почти чистого кальцита. По химическому составу кальцит представляет собой углекальциевую соль — СаСОз. Бесцветные прозрачные разновидности его называются исландским шпатом. Большей частью кальцит бесцветен или обладает молочно-белым цветом. Но встречается и окрашенный в различные оттенки серого, желтого, красного, бурого и черного цвета. Твердость кальцита 3 (легко царапается острием ножа или иглы), спайность совершенная (легко раскалывается на обломки правильной формы).

Огромные массы кальцита образуются в морских бассейнах в виде известковых илов, отмерших морских растений и беспозвоночных животных с известковым скелетом. Позднее эти вещества превращаются в горную породу — известняк или мрамор.

Кварц, так же как и кальцит, относится к числу наиболее широко распространенных минералов. Состав его прост — это окись кремния SiO2. Формы кристаллов весьма разнообразны, но для них характерны грани призмы, на которых заметна горизонтальная штриховка.

Чаще всего цвет кварца молочно-белый или серый. Бесцветные водяно-прозрачные кристаллы кварца называются горным хрусталем, фиолетовые разновидности — аметистом, дымчатые — раухто-пазом, а черные — морионом.

Твердость кварца 7, спайность весьма несовершенная (при раскалывании обломки отличаются «раковистым» изломом).

Кварц чаще всего входит в состав кислых магматических горных пород — гранитов, липаритов, гранитных пегматитов и т. д.

Полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты натрия, калия и кальция. Более распространены известково-натриевые полевые шпаты, или плагиоклазы, состоящие из двух существенно различных молекул — NaAlSi3O8 и CaAlSi2O8. Кали-натриевые полевые шпаты встречаются в земной коре реже, чем плагиоклазы. Состав их выражается формулой KaAlSi3O8 (чистокалиевый полевой шпат). По структуре среди кали-натриевых полевых шпатов различают ортоклаз и микроклин. Облик кристаллов кали-натриевых полевых шпатов чаще всего призматический, цвет светло-розовый, буровато-желтый, красновато-белый, иногда мясо-красный. Блеск стеклянный. Твердость 6−6,5. Кали-натриевые полевые шпаты входят в состав магматических горных пород кислого состава.

Слюды. В эту группу объединены минералы достаточно сложного и изменчивого состава. Здесь мы остановимся лишь на магнезиально-железистой темной слюде — биотите и алюминиевой светлой — мусковите. В состав слюд входят легколетучие соединения. Твердость 2−3, спайность весьма совершенная (кристалл биотита легко расщепить на отдельные тончайшие листочки), облик кристаллов таблитчатый, нередко столбчатый или пирамидальный. Большей частью встречается в сплошных пластинчатоили чешуйчато-зернистых массах. Биотит встречается во многих магматических и метаморфических горных породах.

В отличие от минералов, горные породы чаще всего не однородны. Это как бы агрегаты, состоящие из различных минералов. Но при всем многообразии эти агрегаты, как и слагающие их минералы, закономерно повторяются в земной коре. При этом не только состав входящих в них минералов, но и структура и другие свойства зависят прежде всего от того, где, на какой глубине и в каких условиях они образовались.