Горные породы

Что такое горные породы

Горная порода — масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органических веществ, которые образовались в результате природных процессов.

Природные образования представлены твердыми, консолидированными или мягкими, рыхлыми материалами. Вещества образуют земную кору, могут состоять из минералов однородной или разнообразной структуры, а также обломков других пород.

Геологические процессы определяют характеристики горных пород:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

• компонентный состав;
• строение;
• особенности залегания.

Материалы в большей степени состоят из петрогенных элементов, которые являются главными химическими веществами породообразующих минералов. Горные породы образованы в земной коре миллионы лет назад, но с течением времени появляются новые породы. Все они служат источником полезных ископаемых, которые активно использует человек.

Термин «горная порода» состоит из двух слов, которые теряют смысл по отдельности. Наименование, используемое современниками, впервые было введено в оборот русским минералогом и химиком Василием Михайловичем Севергиным в 1798 году.

Твердые и мягкие

Природные образования в земной коре могут отличаться по структуре. Твердость определяет способность материала сопротивляться механическому давлению. Данное качество высоко ценится в современной промышленности.

Перечень примеров твердых горных пород:

1. Наиболее твердым камнем в мире является гранит.
2. К другим подобным разновидностям со схожими характеристиками прочности относятся сиенит и лабрадорит.
3. Черный габбро также считается одним из самых крепких камней на планете.

Такие материалы образовались миллионы лет назад. Жидкая магма при высоком давлении и температуре приобретала кристаллическую структуру твердого вещества. Для наиболее прочных камней характерна полнокристаллическая массивная заметная текстура.

Мягкие горные породы представляют собой материалы, состоящие из системы связанных между собой частиц. Они легко поддаются механической обработки и характеризуются разной плотностью в зависимости от химического состава и специфики происхождения.

К очень мягким, рыхлым и мягким материалам относятся:

• супесь;
• песок;
• ил;
• суглинок;
• мягкая глина;
• соль.

Породы данного типа встречаются на планете повсеместно. Они могут граничить с твердыми горными породами, залегать на поверхности или в недрах. Наиболее характерным геологическим регионом с присутствием мягких горных пород являются нефтяные месторождения на схеме Западной Сибири.

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.

Разнообразие минералов не так уж и велико – в природе их насчитывается около 50. Однако химический состав гораздо более богатый, поскольку в породах можно отыскать почти все элементы из таблицы Менделеева. Это один из факторов, почему на земле так сильно почва отличается по составу.

Рис. 1. Минералы

Весьма распространенной является классификация горных пород по происхождению:

ТОП-4 статьи

которые читают вместе с этой

• Магматические (изверженные) – горные породы, образованные при застывании магмы в недрах Земли или на ее поверхности.
• Осадочные – породы, образованные при скоплении 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.

4.3. Транспортировка и хранение природных каменных материалов и изделий

При перевозке и хранении материалы и изделия из природного камня должны быть защищены от механических повреждений и загрязнения. Изделия для облицовки необходимо перевозить в крытом транспорте и хранить в закрытых помещениях или под навесами.

Правила при перевозке и хранении:

• камни пиленые, тесаные, бортовые и облицовочные колотые укладываются правильными рядами без прокладок;
• камни облицовочные и ступени – правильными рядами с прокладками;
• плиты облицовочные, пиленые и тесаные, а также плиты для полов устанавливаются на длинное ребро в один ряд и прокладываются деревянными брусками;
• плитки кровельные укладываются на длинное ребро в ящики;
• плиты полированные перевозят в ящиках или в контейнерах, прокладывая две гладкие поверхности бумагой;
• архитектурные детали и подоконники – в решетчатой таре;
• бутовый и валунный камень, щебень, колотый камень необходимо перевозить навалом или в контейнерах. Бутовый камень хранят в штабелях навалом по маркам и породам.

Классификация по происхождению

Вся поверхность нашей планеты состоит из минералов, которые находятся в скальной породе. Горная порода размещена по всей территории земного шара и находится в основном на поверхностности планеты.

Минералы, которых в горной породе преобладающее количество от 20% до 50%, в геологии называют породообразующими. Остальные примеси с процентным содержанием в породе, не превышающим 2 %-3%, являются акцессорными минералами (от латинского, «accessorius» — «добавочные»).

Каждая порода характеризуется:

• степенью кристалличности;
• размерами и формами минералов;
• относительным положением частиц.

Горные породы отличаются, согласно происхождению. Бывают осадочные, магматические и метаморфические материалы. Их формирование произошло в конкретных обстоятельствах. В зависимости от месторождения, все они наделены особыми, отличительными свойствами.

Осадочные

Осадочные горные породы — это разбитые или перемещенные воздушными массами, либо водой обломки породы разного размера и формы.

Осадочные породы покрывают 75% всей площади Земного шара. Данные ресурсы представляет огромный интерес для всего человечества. В природных условиях минеральные вещества редко встречаются в чистом виде. Обычно материалы находят с большим количеством сопутствующих горнорудных примесей.

Магматические

Магматические горные породы — минеральные образования, залегающие на большой глубине, которые образовались под воздействием высокой температуры и давления.

Вещества кристаллизуются в горячей вулканической магме и имеют характерный силикатный состав.

В магматических породах содержатся вещества:

• полевых шпатов — 60%,
• кварцевых частиц — 12%,
• пироксенового вещества — 12%.

Метаморфические

К данному типу горных пород относятся материалы, которые образовались в земной коре в результате метаморфизма. В процессе смены физико-химических условий осадочные и магматические породы преобразовывались в новый материал. Изменения происходили по причине движения земной коры, что приводило к возрастанию температуры и давления, образованию газовых и водных растворов, воздействующих на горную породу.

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.

Интрузивные и эффузивные породы возникают вследствие разломов в земной коре, когда в горах происходят вулканические извержения. При этом последние формируются из лавы – переходного состояния магмы, оказавшейся на поверхности земли.

Рис. 2. Вулканическая лава

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

Классификация осадочных пород

Деление природных материалов на группы позволяет лучше изучать их свойства и признаки. В основе классификации осадочных горных пород лежат знания о составе и строении материалов. Систематизация пород по данным признакам необходима для успешного использования литологии для анализа и разработки недр планеты.

Обломочные

Обломочная порода состоит из фрагментов минералов, остатков органических тел, включая известковые скелеты животных, морских обитателей, ветки деревьев, их стволы. Обломки могут быть крупными — более 10 миллиметров, или мелкими — до 0,01 миллиметра. Фрагменты имеют разную форму, иногда напоминают круг или сферу.

В группу обломочных пород обычно попадают:

• пески;
• алевриты;
• галька;
• продукты их распада.

Бывает, что обломки породы прочно скреплены глинистым веществом. Это природный цемент, который может состоять из кремнистых, карбонатных, железистых, глинистых примесей. У обломочных пород очень низкая плотность — от 1,2 до 2,0 грамм на квадратный сантиметр.

Коллоидно-осадочные

К данному типу материалов относятся породы с землистой пористой, оолитовой, бобовой и конкреционной структурой. Типичными примерами коллоидно-осадочных горных пород относятся:

• глины;
• аргиллиты;
• глинистые сланцы.

В группу материалов данного коллоидно-осадочного происхождения ученые относят и другие распространенные виды. Яркими примерами служат образования глиноземистого, включая латериты и бокситы, железистого, марганцевого состава.

Хемогенные

К распространенному генетическому типу осадочных горных пород относят группы сульфатных и галоидных материалов. Данная классификация обусловлена составом и условиями залегания хемогенных материалов.

К сульфатным породам относят:

• ангидрит;
• гипс.

Галоидные материалы образуют залежи полезных ископаемых, которые активно используются человеком в разных отраслях промышленности. Примерами таких пород являются:

• каменная соль;
• карналлит;
• сильвинит.

Биохимические

Биохимические породы образуются на дне озер, морей и океанов. К ним относятся:

• известняки;
• ракушечник;
• погибшие кораллы;
• рифовый известняк;
• планктонный и фораминиферовый ил;
• озерный мел;
• диатомиты (диатомовые илы);
• сапропели (водорослевые илы);
• торф на суше.

Основные сведения об абразивности горных пород и изнашивании металлов

В горном деле под абразивностью горных пород понимают их способность изнашивать металлы при трении.

Изнашивание – процесс преимущественно механический (усталостные явления на поверхностях трения, их деформирование, царапание, резание), а поэтому показатели абразивности горных пород рассматриваются как показатели их механических свойств.

Под изнашиванием понимается постепенное изменение формы и размеров детали или инструмента в процессе работы. Результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения частиц твердого тела или остаточной деформации его поверхности, называется износом.

1. В технике используются, в основном, два показателя изнашивания:
2. интенсивность изнашивания – износ, приходящийся на единицу работы трения;
3. скорость изнашивания – износ в единицу времени a = W / t,
   гдеW – износ в любых единицах, например, в мг, мм, мм3 и т.д.;t – время изнашивания твердого тела.

Вид и показатели изнашивания зависят от большого числа факторов, к основным из которых относятся: свойства трущихся поверхностей (шероховатость, соотношение твердостей), режим трения, вид и свойства среды, в которой работают детали или инструменты.

Режим трения характеризуется контактным давлением, скоростью относительного перемещения изнашиваемых поверхностей, характером приложения нагрузки, частотой взаимодействия и др.

Среда характеризуется, главным образом, смазывающей и охлаждающей способностями. Детали горного оборудования и инструмента чаще всего работают в воздушной среде, в воде и водных растворах, в среде углеводородных жидкостей (масла, буровые растворы на нефтяной основе), а также в различных эмульсиях.

Абразивность горных пород обусловливает долговечность бурильного и породоразрушающего инструментов и, следовательно, оказывает большое влияние на выбор техники и технологии бурения. Для определения показателей абразивности применяют два метода: метод изнашивания эталонного стержня (метод «сверления») и метод изнашивания вращающегося диска.

Метод изнашивания вращающегося диска разрабатывался по инициативе Л.А. Шрейнера применительно к работе инструментов с периодическим контактом элементов вооружения с забоем, характерным для шарошечных инструментов.
Рис. 5.

Образцы металла 1 (см. рис. 5) готовят из долотных сталей или твердого сплава, т.е. из того металла по отношению к которому определяют абразивность горной породы.

К группе высокоабразивных горных пород относят карбонатные и обломочные отложения с примесью кварца и халцедона песчаной фракции, алевролиты и мелкозернистые песчаники. Средне- и крупнозернистые кварцевые песчаники относятся к 12 категории.

4.1. Общие сведения о горных породах и минералах, их классификация

Природные каменные материалы являются основным сырьевым источником абсолютного большинства строительных материалов. Из горных пород сегодня производят отделочные и конструкционные изделия, вяжущие вещества (цемент, гипс, известь, жидкое стекло),
бетоны, растворы, керамические и теплоизоляционные материалы, асбестоцементные изделия, мелкий и крупный заполнители (песок, гравий, щебень) для бетонов и растворов и другие материалы .

Сырьевой базой для промышленности строительных материалов являются горные породы. К горным породам относят скопление минеральных масс, состоящих из одного или нескольких минералов.

Минералы – составные части горных пород, однородные по химическому составу и физическим свойствам. Например, гранит состоит из трех минералов – полевых шпатов, кварца и слюды, а известняк – из одного кальцита. Породообразующими
называют горные породы, в которых содержание минералов превышает 5%. К ним относятся: кварц, полевые шпаты, слюды.

Породообразующие материалы делятся на: твердые (гранит, диорит, сиенит, базальт, кварцит, андезит, диабаз); средней твердости (известняк, песчаник, мрамор, гипсовый камень, доломит); мягкие (шуфты,
пемза).

Интересно знать: Структура и текстура горных пород

Для изготовления строительных каменных материалов и изделий, а также в качестве сырья для производства минеральных вяжущих материалов используются важнейшие виды горных пород: магматические (изверженные), осадочные (вторичные) и метаморфические
(видоизмененные) (Рис. 4.1).

Магматические (изверженные) горные породы образовались в результате застывания и кристаллизации магмы – расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образующейся в глубинах земной коры. Магма зарождается на глубине
от 100 до 200км, температура расплава достигает 1300 ℃.

Если магма застывала в глубине земной коры и охлаждение шло медленно и под большими давлением, то образовались крупнокристаллические плотные горные породы, называемые глубинными. К таким породам относятся гранит, сиенит, диорит, габбро. Они отличаются
высокой прочностью (не менее 100МПа), плотностью (более 2500 кг/м3), износостойкостью, хорошо полируются и в полированном виде высоко декоративны. Эти породы применяют для облицовки зданий и сооружений, устройства полов в общественных зданиях.
В дробленом виде их используют в качестве щебня для высокопрочного бетона.

Если магма выливалась на поверхность земли, образовывались так называемые излившиеся породы: магматические базальты, порфиры диабазы. Из-за быстрого остывания магмы такие породы закристаллизовывались лишь частично или застывали в стеклообразном
состоянии. Эти породы применяют там же, где глубинные, но их реже используют.

При вулканических извержениях, когда магма насыщена газами, образуются излившиеся высокопористые легкие породы (обломочные) – пемза и вулканический туф, плотность которых составляет 800…1600 кг/м3 . Их широко используют в строительстве как местный
стеновой материал и заполнитель для легких бетонов, в тонкоразмолотом виде – в качестве активных добавок к цементу и извести.

Интересно знать: Магматические горные породы

Рис.4.1. Генетическая классификация горных пород

Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате разрушения горных пород (механические отложения) и биологической (органогенные породы) или химической (химические осадки) переработки природного минерального сырья.

Интересно знать: Осадочные горные породы

Обломочные породы (механические отложения) образовались в результате физического выветривания, т.е. воздействия ветра, воды, знакопеременных температур. Они подразделяются на рыхлые и цементированные. К рыхлым относятся песок, гравий, глина. К
цементированным — песчаник, конгломерат и брекчия.

Химические осадки образовались в результате выпадения солей при испарении воды в водоемах. К ним относятся гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

Органогенные породы образовались в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в водах. К ним относятся известняки, мел, трепел, диатомит.

Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались в результате видоизменения магматических или осадочных пород под действием давления, высокой температуры и водных минеральных растворов. К ним относятся глинистые сланцы,
кварцит, мрамор.

Интересно знать: Метаморфические горные породы

Напряженное состояние горных пород в недрах земли

Осредненные напряжения в горных породах называются горным давлением, которое характеризуется двумя компонентами: геостатическим давлением р_г и боковым давлением р_б.

Горные породы не являются идеально упругими твердыми телами, и в них в разной степени проявляется их вязкость, которая обусловливает такие процессы, как релаксация напряжений и ползучесть.

Осадочные породы представляют собой двухкомпонентные системы – твердый скелет и флюид, заполняющий поры, каверны и открытые трещины между элементами скелета. Естественное давление флюида в породах-коллекторах принято называть пластовым, а в непроницаемых породах – поровым.

Основные примеры горных пород

Две группы магматических горных пород:

Вулканическое стекло (Образуется в том случае, если лава остыла очень быстро);

Обсидиан (горная порода, которая состоит из вулканического стекла, прошедшего через быстрое охлаждение);

Если вулканическое стекло состоит на больший процент из воды, его можно считать перлитом. Он распадается на небольшие крупинки и внешне напоминает блестящие жемчужины.

Вулканическое стекло 

Пемза

Название горной породе дал Майкл Холт, который обнаружил ее на дне океана. Определителями горной породы являются признаки, перечисленные ниже.

Это – пористое, напоминающее губку, вулканическое стекло. Основное свойство горной породы – косметическое: при взаимодействии с грубой кожей стоп пемза разглаживает её.

Когда одновременно застывает лава и выделяется кислород, образуются так называемые «поры» и пемза приобретает привычный нам вид.

Пемза 

Метаморфические породы

Метаморфическими называются горные породы, образовавшиеся в толще земной коры и находящиеся под высоким давлением и повышенной температурой. Именно из этих горных пород на 90% состоит наша планета. Они содержатся и в земной коре, и в более глубоких слоях планеты.

Метаморфическая горная порода(серицитовый сланец) 

Метаморфические горные породы включают в себя:

Сланцы – как правило, жирные на ощупь зелёные породы;

Мрамор – белый и блестящий камень;

Филлит – плотная и темная порода с шелковистым блеском;

Кварцит – одна из самых прочных и крепких горных пород, неоднотонная.

Классификация метаморфических пород и их образование Источник

Осадочными горными породами называются те, которые образуются из-за разрушения старых пород или осадков.

Группы осадочных горных пород включают в себя:

Обломочные и глинистые породы (создаются из-за разрушения материнских пород – гранит, сиенит, габбро);

Хемогенные и органогенные породы (состоят из соли и углей, которые накапливаются после испарения воды).

Осадочная горная порода (морская соль)

Основные особенности гранита

Наверняка вы не раз слышали пословицу «грызи гранит науки». Как и наука, эту порода – твёрдая, стойкая и неразрушимая.

Гранит является материалом, который образует внешнюю часть земной коры. Название породы происходит от слова «гранум», что в переводе означает «зерно». Конечно, речь идёт не о пшенице, а о кристаллах, которые она в себе содержит: слюда, кварц, полевой шпат и другие материалы, являющиеся составной частью гранита.

Цвет драгоценных камней и породы зависит от цвета кристаллов, которые включены в него. Например, гранит розового цвета состоит из розовых, красных и белых минералов, а серый – чёрных и белых.

Если разглядывать гранит под лупой или микроскопом, можно увидеть разнообразие составляющих породы.

Как и многие горные породы, гранит образуется при застывании магмы. Она, словно сырое тесто, включает в себя кристаллы различных цветов и происхождений.

Гранит 

«Мир гранита» и «Гранит — визитная карточка Земли» – выражения, недаром распространённые среди круга геологов. Эта порода играет значительную роль в строении Земной коры. Сведения о гранитах на других планетах практически не известны.

Где применяют гранит в окружающем мире?

Гранит является самой прочной и стойкой к разрушениям породой. Недаром его часто используют при постройке скульптур, зданий, некоторых объектов мебели, стен, каминов, лестниц и колонн. Объекты мебели и памятники из гранита наделяют дом роскошью и неординарностью.

Гранитные плиты – один из способов применения породы в хозяйстве 

Преимущества породы:

Отсутствие проникновения влаги;

Устойчивость к высоким и низким температурам;

Слабое загрязнение.

Недостатки породы:

Неправильно подобранные полевые граниты могут обладать высокой радиоактивностью.

Также в ландшафтном дизайне активно используется щебенка – сыпучий материал, состоящий из небольших камней размером около пяти миллиметров в составе гранита.

Щебень используют для заполнения «пустоты» на территории. Разнообразие оттенков гранита, зеркальная поверхность при его полировке, отсутствие однотонности – все это одобряют любители декоративного оформления помещений и дворов.

Особенности горной породы

Из-за наличия железа и марганца в составе окрашен в разные цвета камней, с плавными переходами между ними. В разрезе порода напоминает радугу или кусок сырого мяса.

Кремний также находится в составе костей и мышечной ткани некоторых живых организмов, в которые вещество поступает вместе с пищей. Также он содержится в волосах, перьях и шерсти млекопитающих.

Кремний