Какие 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.

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.

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).

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.

Окончание >>>

Земная кора состоит из горных пород и минералов. Эти ресурсы необходимы людям, поскольку из них можно изготовить разнообразные материалы и сплавы. Многие путают минералы с горными породами. Эти понятия очень близки, но не равнозначны. Чем они отличаются друг от друга? Каковы их свойства? Какие разновидности минералов и горных пород существуют? Как их используют в промышленности?

Минерал и горная порода: в чем отличие между этими понятиями?

В чем отличие минерала от горной породы? Некоторые люди считают, что эти понятия синонимичны. В действительности горные породы – это смеси разнообразных минералов. В зависимости от того, как минералы сочетаются между собой, они способны создавать разнообразные породы с разным набором физических свойств. К примеру, на основе кварца могут образовываться абсолютно разные горные породы – гранит и базальт.

Гранит

Минералы обладают следующими свойствами:

• В большинстве случаев имеют однородную кристаллическую структуру, также их структура может быть аморфной. Они бывают твердыми (сера), жидкими (нефть) и газообразными (углекислый газ).
• Наличие цвета. Минералы бывают прозрачными, полупрозрачными, мутными. Любой из минералов обладает конкретным цветом. Например, графит – черный, а малахит – зеленый.
• Спайность. У всех минеральных пород есть способность раскалываться по нескольким направлениям. В зависимости от того, насколько минерал твердый, он будет раскалываться по-разному. Различают весьма совершенную спайность (кусочки от минерала откалываются тонкими пластами), совершенную (куски в виде кристаллов откалываются при механическом воздействии), среднюю (отколотые частички обладают неправильной формой), несовершенную (плоскости у отколовшихся кусочков неровные) и весьма несовершенную (минерал ломается, как стекло).
• Способность оставлять порошковый след на фарфоровой пластинке. Любой минерал способен рисовать на фарфоре, при этом цвет его следа не всегда совпадает с цветом самого минерала.

Базальт

Ученые выделяют больше 3 тысяч основных видов минералов, но наиболее распространены лишь 300. Изучением минералов занимается минералогия, а горные породы изучает петрография.

Типы горных пород

Горные породы являются частью земной коры. Их основная особенность – длительный и непростой процесс образования. В результате различных реакций, происходящих в земной коре, минералы вступают в химическое взаимодействие и образуют многообразие горных пород. В зависимости от происхождения горные породы делятся на несколько типов: осадочные, магматические и метаморфические.

Описание осадочных пород

Осадочные горные породы наиболее распространены в земной коре. Само название «осадочные» свидетельствует об особенностях их образования: данные соединения оседают на поверхности коры нашей планеты.

Они появляются в результате выветривания магматических пород, которые рассыпаются на кусочки и скапливаются в одном месте. Постепенно, под воздействием различных внешних сил, эти скопления приобретают новую структуру и затвердевают.

Осадочные породы делятся на несколько разновидностей. В основе деления лежит специфика процесса осаждения:

• обломочные – появляются после скопления в определенном месте кусочков магматических пород, перенесенных ветром;
• хемогенные – породы, которые образуются путем отделения от водных растворов;
• биохимические – минеральные породы, которые появляются благодаря деятельности микроорганизмов;
• биогенные – остатки растительных и животных организмов.

Нередко осадочные породы образуются в результате нескольких процессов, которые протекали в какой-либо очередности. Например, известняк имеет одновременно хемогенное, обломочное, биохимическое и биогенное происхождение. Осадочные породы широко используются в строительстве.

Магматические породы

Такие минеральные смеси образуются в результате того, что магма с мантии поднимается на поверхность земли, при этом на ней появляется вулканический рельеф. Магматические породы, осевшие в толще таким образом, имеют интрузивную структуру. Под воздействием ветра и осадков породы, под которыми скрывается магматический пласт, разрушаются и дают ему выйти на поверхность.

Данные горные породы отличаются плотной кристаллической структурой, которая сформировалась в результате охлаждения магмы. Если магма остывает медленно, внутри породы формируются крупные кристаллы. При быстром остывании происходит формирование скрытокристаллической породы.

Громадные глыбы магмы, поднимаясь и остывая в толще земли, образуют батолиты. Эти породы обычно состоят из гранита, в результате эрозии они нередко выступают на земной поверхности. В природе встречаются залежи батолитов, которые простираются на несколько километров.

Метаморфические породы

Когда на магматические или осадочные породы воздействуют высокие или низкие температуры, давление, они меняют структуру. В результате этого образуются метаморфические породы, залежи которых могут занимать как небольшие участки, так и огромные подземные территории. К метаморфическим породам принадлежат сланцы, которые образовываются из глины и почвы, и мрамор, формирующийся из известняка.

Горячая магма оказывает влияние на горные породы. Под влиянием высокой температуры меняются цвет, структура и химический состав минеральных соединений. Породы способны нагреваться не только под воздействием магмы, но и при трении движущихся плит и пластов.

Классификация минералов

Классификация минералов производится на основе состава:

• Самородные минералы, состоящие только из одного основного химического элемента. К ним относятся сера, золото, графит. Их насчитывается около 90 видов.
• Сульфиды. Так называются соединения, которые состоят из нескольких элементов, один из которых — сера. К сульфидам относят сфалерит и галенит. К этой группе принадлежит еще и пирит, который еще называется «золотом дураков», потому что соединение обладает блеском и характерным желтым цветом.
• Сульфаты. Данное название носят натуральные соли серы. Известно около 260 видов сульфатов, самые используемые среди них – гипс и барит. Последний выделяется своими способностями нейтрализовать вред рентгеновских лучей.
• Галоиды – группа минералов, которые образовались в результате химической реакции между галогенами и другими элементами. В состав этого вида входит около сотни минералов – все они являются осадками соленых озер и морей. Наиболее распространенный галоид – это хлорид натрия.
• Фосфаты. В группу входят соли фосфорной кислоты, которых насчитывается около 350 видов. Одно из наиболее популярных фосфатных соединений – бирюза. К этой группе причисляются и такие драгоценные камни, как апатит и пурпурит.
• Карбонаты. Под этим названием объединяют соли угольной кислоты. Среди них выделяется доломит. В Альпах есть массив, который почти полностью состоит из этого минерала. Горы называются Доломитовые Альпы. Под воздействием солнечного света они приобретают розовый цвет.
• Окислы – образуются при соединении оксидов с металлами. Ученые описали около 300 разновидностей этих минералов. К наиболее распространенным окислам относятся кремень, опал и александрит. Наиболее необычным видом этой группы можно назвать аметрин – довольно редкий драгоценный камень.
• Силикаты. Данная группа является наиболее многочисленной. В силикатах содержится алюминий и кремний. В состав этих минералов входят ионы железа, магния, натрий, калий и многие другие микроэлементы. К наиболее известным минералам группы относятся глины, полевой шпат, изумруд, турмалин, нефрит и др.

Использование этих природных соединений человеком

Горные породы и минералы сыграли огромную роль в развитии нашей цивилизации. Так, кремний был материалом для изготовления первых орудий труда. Из глины люди с давних времен изготавливали разные предметы. Не обходятся без этого полезного ископаемого люди и сегодня. Из глины делают строительные материалы, посуду и даже косметику.

Известняк, песок, глина, мел, гипс, мрамор нашли широкое применение в строительстве. Такие породы, как железистые кварциты, используют для получения чугуна и стали.

Некоторые минералы нашли свое применение в радиоэлектронике, оптике, химической промышленности и в космической отрасли.

Многие силикаты и окислы использовались для украшения аксессуаров и разнообразных атрибутов. Нефриты, изумруды, опалы, александриты используются для дорогих украшений, описание всех этих и других минералов встречаются в старинных книгах ювелиров.

К минералам относятся также самородные золото, серебро и платина. Сферы, в которых их применяют: ювелирное дело, электроника, машиностроение.