Полезное ископаемое по классификации горных пород

Классификация

Классифицировать горные породы можно по различным признакам, которые влияют на их состав и свойства.

В зависимости от количества минералов в составе различают два вида горных пород:

• Простые (мономинеральные) – состоят только из одной разновидности минерала.
• Сложные (полиминеральные) – состоят из нескольких различных минералов.

К основным критериям классификации горных пород относят химический и минеральный состав. Последний определяется процентным содержанием минералов в горных породах.

Рис. 1. Минералы

Весьма распространенной является классификация горных пород по происхождению:

• Магматические (изверженные) – горные породы, образованные при застывании магмы в недрах Земли или на ее поверхности.
• Осадочные – породы, образованные при осаждении органики и неорганических веществ на поверхности земли или на дне водных бассейнов.
• Метаморфические – горные породы, сформированные вследствие смещения горизонтальных слоев земной коры, а также под действием высокой температуры, давления и химически активных компонентов.

Магматические горные породы

Магматические породы или магматиты – древнейшие горные породы, образованные вследствие остывания и затвердевания расплавленной магмы, оказавшейся в верхних слоях земной коры или на поверхности земли.

В зависимости от того, в каких условиях происходил процесс остывания магмы, горные породы бывают интрузивными и эффузивными.

• Интрузивные породы образуются при продолжительном и постепенном остывании магмы глубоко под землей, при условии высокой температуры и давления. В результате образуются очень плотные, массивные горные породы с кристаллическим строением, без каких либо пор или пустот. К интрузивным магматитам относится гранит, перидотит, диорит, сиенит.
• Эффузивные породы формируются на поверхности земли или в самых верхних ее слоях, при иных термодинамических условиях. Остывание магмы происходит неравномерно, при гораздо более низкой температуре и атмосферном давлении.

Рис. 2. Вулканическая лава

В результате образуются породы аморфных типов, некристаллического строения, в которых редкие кристаллы видны невооруженным глазом. Пористость и проницаемость – характерные черты эффузивных магматитов.

Осадочные горные породы

Осадочные породы являются самыми распространенными на нашей планете, и занимают большую часть ее площади. На их формирование оказывает влияние целый набор факторов: солнечный свет, температурные колебания, вода, атмосферные осадки.

В результате горные породы начинают разрушаться, деформироваться, происходит перенос и последующее накопление их обломков. Со временем они уплотняются, оседают, приобретая уникальные черты и свойства.

В зависимости от особенностей протекания процесса осаждения выделяют следующие группы осадочных пород:

• обломочные – образуются при механическом переносе частиц магматитов;
• биохимические – результат совместного воздействия живых организмов и химических реагентов;
• хемогенные – образуются при выпадении в осадок веществ из концентрированных растворов;
• биогенные – формируются при разложении органики.

К наиболее распространенным осадочным породам относят полевой шпат, апатит, мел, известняк.

Рис. 3. Апатит

Метаморфические породы

Метаморфические или видоизмененные породы образуются в результате сложного физико-химического процесса. При этом на них влияет система термодинамических условий:

• высочайшие температура и давление;
• различные химически активные компоненты.

Без них процесс метаморфизма невозможен.

Подобному преобразованию могут подвергаться абсолютно все виды горных пород, независимо от их крепости и качества их кристаллического строения.

К метаморфитам относится мрамор, кварцит, глинистый сланец.

Тест по теме

Осадочные горные породы (ОГП) — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых.

В ОГП хорошо сохранились
остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли.

Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества.

Изучением осадочных горных пород занимается наука Литология.

Одни исследователи (Vatan (1955)) считают литологию частью седиментологии, другие (Страхов[1], Логвиненко[2]) — наоборот.

Реальные взаимоотношения между этими науками устанавливаются с позиции дилеммы прямая задача — обратная задача.

Прямая задача — определение особенностей формирования осадков, из которых образуются в дальнейшем осадочные горные породы, в различных физико-механических и физико-химических условиях. Большой вклад в решение этой проблемы внёс Н. М. Страхов (1900—1978)[1][3].

Обратная задача — на основе анализа наблюдаемых свойств осадочных пород восстановление условий их образования. Существенный вклад в решение этой проблемы внёс Л. В. Пустовалов[4], а также практически все геологи и, в частности, литологи, которые занимаются изучением осадочных пород.

Опираясь на это разделение типов задач, можно утверждать, что «седиментология» — форма решения прямой задачи, тогда как «литология» — обратной задачи. Несмотря на их близость, это — задачи, решения которых направлены в противоположные стороны. Учитывая вышесказанное, можно говорить, что конечной целью «Литологии» является определение палеогеографических условий формирования осадочных пород.[5]

Классификация осадочных горных пород[править | править код]

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В. П. Батуриным (1932 г.), М. С. Швецовым (1934 г.) Л. В. Пустоваловым (1940 г.), В. И. Лучицким (1948 г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым (1960 г.), и другими исследователями.

Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные и смешанные.

Генезис осадочных горных пород[править | править код]

«Осадочные горные породы» объединяют три принципиально различные группы поверхностных (экзогенных) образований, между которыми практически отсутствуют существенные общие свойства. Собственно из осадков образуются хемогенные (соли) и механогенные (обломочные, частично терригенные) осадочные породы. Образование осадков происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах. Но применительно к органогенным породам довольно часто термин «осадок» не применим. Так если осаждение скелетов планктонных организмов ещё можно отнести к осадкам, то куда отнести скелеты донных, а тем более колониальных, например, кораллов, организмов не ясно. Это говорит о том, что сам термин «Осадочные горные породы» является искусственным, надуманным, он является архаизмом. Вследствие этого В. Т. Фролов пытается заменить его термином «экзолит». Поэтому анализ условий образования этих пород должен происходить раздельно.

В классе механогенных пород первые два понятия являются равнозначными и характеризуют разные свойства этого класса: механогенный — отражает механизм образования и переноса, обломочный — состав (состоит практически из обломков (понятие строго не определено)). Понятие Терригенный отражает источник материала, хотя механогенными являются и значительные массы обломочного материала, образуемого в подводных условиях.

Биогенные породы[править | править код]

Хемогенные породы[править | править код]

Диагенез[править | править код]

Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твёрдой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.

Продолжительность стадии диагенеза изменяется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше.

Катагенез[править | править код]

В эту стадию осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, рН, Eh и радиоактивное излучение. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород. В процессе катагенеза происходит уплотнение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых соединений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.

Метагенез[править | править код]

На этой стадии происходит максимальное уплотнение осадочных пород, меняется их минеральный состав, структура. Преобразование пород происходит под влиянием тех же факторов, что и при катагенезе, но температура более высокая (200—300 °C), выше минерализация и газонасыщенность вод, иные значения Eh и рН.

Изменение структуры пород проявляется в укрупнении размера зерен, в упорядочении их ориентировки, перекристаллизации с исчезновением фаунистических остатков. Завершается стадия метагенеза переходом осадочных пород в метаморфические горные породы.

Условия залегания осадочных горных пород[править | править код]

Большинство осадочных пород залегает в виде пластов, или слоёв.

См. также[править | править код]

• Литология
• Астролитология

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Осадочные горные породы / В. Т. Фролов // Океанариум — Оясио. — М. : Большая российская энциклопедия, 2014. — С. 507. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 24). — ISBN 978-5-85270-361-3.
• Осадочные горные породы / Н. В. Логвиненко // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

Из БРЭ:

• Эволюция осадочного процесса в океанах и на континентах. M., 1983.
• Логвиненко H. B. Петрография осадочных пород с основами методики исследования. 3-е изд. M., 1984.
• Фролов В. Т. Литология. М., 1992—1995. Кн. 1-3.
• Япаскурт О. В. Литология. М., 2008.

Из БСЭ:

• Розенбуш Г., Описательная петрография, пер. с нем., М., 1934.
• Страхов Н. М., Основы теории литогенеза, ч. 1-2, М., 1960-62.
• Ронов А. Б. и Ярошевский А. А., Химическое строение земной коры, ‘Геохимия’, 1967.
• Рухин Л. Б., Основы литологии, 3 изд., Л., 1969.
• Логвиненко Н. В., Петрография осадочных пород, 2 изд., М., 1974.

Ссылки[править | править код]

• Всё об осадочных горных породах
• Осадочные горные породы

Рациональное изучение ряда различных, но связанных
между собой объектов требует определенной классификации или упорядочения.
Каким же образом следует классифицировать промышленные горные породы и
минералы при их геологическом изучении?

ТРАДИЦИОННАЯ ГРУППИРОВКА

В вышеупомянутых трех основных книгах, посвященных
неметаллическим полезным ископаемым, вопросы классификации решаются
приблизительно одинаково. В каждой из этих работ число описываемых видов
неметаллических ископаемых колеблется от 35 до 90, в зависимости главным
образом от личной склонности авторов к объединению в группы или, наоборот, подразделению
близких видов полезных ископаемых. Список наиболее важных неметаллических ископаемых.
Этот список составлен в алфавитном порядке. Такое расположение отдельных
видов неметаллических ископаемых в списке удобно для получения общих сведений
о свойствах, применении, основных типах месторождений, методах добычи и
обогащения и основных статистических данных по каждому из этих ископаемых.

Однако этот порядок вряд ли целесообразен при геологическом
изучении нерудных ископаемых. Никто не станет изучать минералы или
полезные ископаемые в алфавитном порядке.

Кроме того, такая классификация включает явно различные
категории неметаллических полезных ископаемых: Минералы: асбест, барит и др.
Горные породы: гипс, фосфатные породы и др. Группы пород: дробленый камень,
штучный камень Заводские продукты: цемент, известь Сложные группы: абразивы,
огнеупоры.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

Можно твердо придерживаться строго геологической линии,
подразделяя неметаллические полезные ископаемые на три основные группы:
изверженные, метаморфические и осадочные с более дробным делением внутри
каждой группы. Но и такая классификация имеет недостатки. Во-первых,
отдельные породы и минералы попадут в различные основные группы, что сделает
изложение предмета малосвязным. Во-вторых, эта классификация оторвана от
экономических факторов. Генетическая классификация столь же неудобна при
использовании ее для разрешения прикладных вопросов, связанных с применением
неметаллических полезных ископаемых в промышленности, как условная
классификация в вопросах распространения отдельных полезных ископаемых в
природе. Очевидно, необходима классификация^ которая включала бы элементы и
геологические, и экономические.

ОСНОВА ПРЕДЛАГАЕМОЙ КЛАССИФИКАЦИИ

Один из недостатков условного списка неметаллических
полезных ископаемых заключается в том, что в нем такие материалы, как песок и
гравий, дробленый камень и гипс, приравнены к техническим алмазам, листовой
слюде и пьезокварцу. Первые из названных неметаллических ископаемых резко
отличаются от последних во многих отношениях, например объемом добычи,
стоимостью единицы товарной продукции, стоимостью транспортировки к месту
потребления и доступностью месторождений.

В качестве основы для подразделения всех неметаллических полезных
ископаемых на две большие группы представляется целесообразным
выбрать несколько критериев, прежде всего экономических.

В этой таблице песок и гравий, очевидно, относятся к
группе I. Они производятся в огромных количествах, а стоят всего один-два
доллара за тонну. Значение их стоимости транспортировки к месту потребления
таково, что они выдерживают перевозку от месторождения до места потребления
на расстояние не более двух десятков миль. Очень редко песок и гравий
являются предметом международной торговли. Месторождения песка и гравия
мншчэчисле^ны и широко распространены а геология их относительно проста.
Обработка обычно заключается в простой промывке и сортировке по размеру
зерен.

Большая часть сказанного справедлива также и в отношении
дробленого камня и гипса, в то время как технические алмазы, .высокосортная
слюда и пьезокварц по отношению к этим полезным ископаемым занимает прямо
противоположную позицию.

ПРЕДЛАГАЕМАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

Применение критериев ко всем неметаллическим полезным
ископаемым приводит к отчетливому выводу: группа I включает горные породы, а
группа II— минералы. Следовательно, в первую очередь неметаллические полезные
ископаемые подразделяются на промышленные горные породы и промышленные
минералы, причем это подразделение основывается главным образом на
экономических факторах. Поскольку конечная цель этой классификации —
группировка полезных ископаемых для геологического изучения, подразделение
внутри каждой из двух основных групп проводится на геологической
(генетической) основе. классификация неметаллических полезных ископаемых,
которая используется в этой книге. Следует отметить, что в этой классификации
все материалы, сходные по генезису

Обсуждение классификации

Разумеется, нефелиновый сиенит привыкли считать
изверженной породой, а не минералом, точно так же как скопления остатков
ископаемых кремнистых микроорганизмов, называемые диатомитами, — осадочной
породой. Сточки зрения общепринятых петрологических норм оба эти утверждения
правильны. Но исходя из критериев, на которых основывается данная
классификация, необходимо рассматривать эти материалы как промышленные
минералы. Месторождения обоих этих полезных ископаемых весьма ограничены,
добываются они в относительно небольших количествах, стоимость их весьма
высокая благодаря специфическим свойствам этих полезных ископаемых, что
позволяет транспортировать их на большие расстояния. С другой стороны, в этой
классификации все-таки не достигается полной последовательности. Так,
например, применение тех же критериев для подразделения неметаллических
ископаемых на две основные группы к пескам специального назначения и
высокосортным глинам позволяет отнести их к категории промышленных минералов.
Но они отнесены к промышленным породам потому, что их происхождение и
закономерности распространения месторождений удобнее изучать вместе с
родственными им менее «аристократичными» породами.

Хотя ювелирные алмазы в основном добываются из коренных
месторождений в изверженных породах, технические алмазы почти целиком
получают из аллювиальных отложений, и, следовательно, они должны
рассматриваться в качестве осадочного полезного ископаемого. Большая часть
вермикулито- вых месторождений, вероятно, образовалась в результате
поверхностного изменения в зоне выветривания, но сам вермикулит образуется за
счет минералов метаморфических пород, тесно с ними связан, и поэтому он попал
в группу минералов метаморфических пород.

Из группы промышленных пород и минералов исключены
минералы, которые по происхождению или по использованию стоят ближе к
металлам, чем к неметаллам. Ильменит, основной источник титановых пигментов,
встречается наряду с магнетитом в виде сегрегации в магматических породах или
позд- немагматических инъекций. Металлические сульфиды, используемые частично
для получения серы, отнесены к рудным полезным ископаемым. Бокситы, хотя они
и служат источником получения абразивов и огнеупоров, главным образом
алюминиевая руда. Все эти минералы обычно рассматриваются в работах,
посвященных рудным месторождениям.

В этой книге также не упоминается гильсонит — строительный
материал, представляющий собой твердую разновидность нефти, описание которого
можно найти в работах по геологии нефти. К промышленным минералам автор не
относит и драгоценные камни. Хотя из морской воды и атмосферы извлекаются
многие важные неметаллические продукты, они здесь также не рассматриваются.

Основную массу производства неметаллических полезных
ископаемых составляет добыча 13 пород и 20 минералов. Минералы,
имеющие небольшое промышленное значение, кратко освещены в гл. 11. В книге
основное внимание уделяется месторождениям США, за исключением тех полезных
ископаемых, которые из-за недостатка внутренних ресурсов импортируются США.

Используемая в этой книге классификация предназначена для
рассмотрения геологических аспектов неметаллов. Она не претендует на
вытеснение или замену традиционной группировки, используемой в справочниках.
Эта классификация не конкурирует с существующими классификациями, а лишь
дополняет их. Автор предлагаемой классификации будет счастлив, если она
окажется столь же полезной для геологиче* ского изучения промышленных пород и
минералов, как тра« диционная классификация, незаменимая для справок по
технологии.