Что такое горные минералы

Количество горных пород очень велико, но меньше, чем может показаться человеку, далекому от геологии. В исследовательских целях горные породы обычно группируют по составу и происхождению.

Горные породы окружают нас повсюду. Если за городом вы можете наблюдать их преимущественно в естественном состоянии, то в городе они, в большинстве своем, представлены уже в переработанном виде. Стены и полы наших квартир, дорожноепокрытие, декоративные элементы зданий и многое, многое другое выполнено из обработанных горных пород.

Горными породами называют природные образования, состоящие из отдельных минералов и их ассоциаций. Изучением состава, происхождения и физических свойств горных пород занимается наука петрография. Можно сказать, что минералы являются теми первичными кирпичиками, из которых состоят все горные породы.

Горные породы, минералы и полезные ископаемые. Видеоурок по географии 5 класс

ПРОДУКТ МИНЕРАЛОВ

Цвет, размер и форма горных пород определяются свойствами и расположением составляющих их минералов. Для идентификации горных пород крайне важно знать их текстуру и минералогический состав. Только имея в своем распоряжении эти данные, можно классифицировать горную породу и дать ей определение. Вверху вы видите, как дети изучают горную породу при помощи лупы, позволяющей рассмотреть невидимые невооруженным глазом кристаллы минералов.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОРОД

У начинающих геологов рано или поздно неизбежно возникает вопрос: является ли образование горных пород результатом случайного стечения факторов или в природных процессах есть свои закономерности? В действительности, объединение составляющих горную породу двух и более минералов никогда не является случайным и происходит в соответствии с определенными законами.

Выявляя эти законы, геологи обобщают их и делают соответствующие выводы о развитии геологической истории нашей планеты. По своему происхождению горные породы подразделяются на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические образуются при остывании магмы на глубине или поверхности; осадочные — в результате накопления обломков разрушенных ранее пород или выпадения химических осадков; метаморфические — в результате преобразования магматических или осадочных пород при воздействии температуры и давления. Слева вы видите залежи базальта, представляющего собой магматическую породу. Под этими строками показаны отложения различных осадочных пород.

ТЕКСТУРА И СТРУКТУРА

Важнейшие характеристики горных пород — структура и текстура, позволяют судить о физических свойствах горных пород. Так, в частности, для магматических горных пород плутонического происхождения (образованных в результате медленного остывания магмы в недрах земной коры) характерна зернистая структура, сформированная различимыми невооруженным глазом кристалламисходного размера. Примером такой горной породы служит гранит. В случае горных пород вулканического происхождения, образование которых характеризуется стремительным остыванием, разглядеть кристаллы без лупы очень нелегко. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на образец базальта.

Что такое горные породы? Где их встретить? Геология

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ

Немаловажное значение для классификации породы имеет ее минеральный состав. Определить название горной породы, не зная входящих в нее минералов, невозможно. Минералы, как правило, подразделяют на основные и второстепенные.

Если основные являются ключевыми для идентификации и классификации горной породы, то второстепенные не имеют решающего значения.Справа вы видите микрографию среза габбро, магматической горной породы, сложенной оливином и плагиоклазом. Кристаллы оливина имеют неправильную форму и испещрены трещинами. У плагиоклаза кристаллы узкие и вытянутые.

ЗЕРНО И ЦВЕТ

Другой важной характеристикой горных пород является размер кристаллов составляющих их минералов. Если он превышает 5 миллиметров, зерно считается крупным; если варьирует от 1 до 5 миллиметров — средним;от 0,5 до 1 миллиметра — мелким, менее 0,5 — очень мелким. Соответственно, породу называют крупно-, средне- или мелкозернистой.

Сиенит, к примеру, относится к крупнозернистым горным породам; зерна составляющих его минералов — роговой обманки, мусковита и ортоклаза — видны невооруженным глазом. Цвет горной породы может существенно варьировать от образца к образцу, и также является большим подспорьем в идентификации. Не менее важен блеск, который бывает ярким, матовым, стеклянным, светлым, темным и т.д.

ИЗ-ЗА ЧЕГО ПУТАЮТ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И МИНЕРАЛЫ

В некоторых случаях провести грань между горной породой и минералом очень непросто. Когда речь идет о горной породе, представляющей собой агрегат различных минералов, вопросов не возникает. Но как быть с горными породами, составленными одним минералом? Например, с гипсом, образованным исключительно кристаллами минерального гипса и формирующим мощные пласты и даже целые горы. Или с кальцитом, агрегаты кристаллов которого дают известняки или мраморы.

Количество составляющих горную породу минералов зависит от среды и условий образования. Как правило, магматические и метаморфические породы, наподобие гранитов и гнейсов, составлены несколькими минералами. Осадочные горные породы могут быть многокомпонентными, как конгломераты или песчаники, и монокомпонентными, как соль, доломиты и уже упомянутые известняки и гипс.

Источник: all-minerals.ru

Минералы и горные породы. Строение и происхождение минералов

Минерал – природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов, протекающих в глуби земной коры или на поверхности. Каждый минерал имеет определенное строение и обладает присущими ему физическими и химическими характеристиками. В настоящее время известно более 2 500 минералов (не считая разновидностей). Наука, изучающая минералы, называется минералогией.

В зависимости от агрегатного состояния, минералы подразделяются на твердые (кварц), жидкие (ртуть), газообразные (метан). Наибольшим распространением пользуются твердые минералы, среди которых, в свою очередь, преобладают кристаллическими (атомы в них расположены упорядоченно), и гораздо реже встречаются аморфные (с хаотичным расположением атомов). Наука о строении кристаллических минералов называется кристаллографией.

В зависимости от пространственного расположения элементарных частиц,, составляющих кристаллическую решетку, все многообразие форм кристаллов можно свести к нескольким группам симметрий, или сингоний. Выделяют семь сингоний: моноклинную, триклинную, ромбическую, тригональную, тетрагональную, гексагональную, кубическую. Огромное влияние на структуру кристаллической решетки оказывают физико-химические условия минералообразования: кристаллы одного и того же минерала, возникшие в разных условиях, будут отличаться сингонией. Более того, из одного элемента возможно формирование совершенно разных минералов: например, состоящих из углерода графита и алмаза. Способность одинаковых по составу твердых веществ кристаллизоваться в разных модификациях называется полиморфизмом.

От внутреннего строения напрямую зависят физические свойства минералов. Так, обладающие кубической сингонией октаэдрические кристаллы алмаза – модификации углерода – характеризуются наивысшей твердостью. Другая же модификация углерода – графит – кристаллизуется в гексагональной сингонии и отличается минимальной твердостью.

Кристаллическим минералам свойственна анизотропность – физические свойства в них отличаются по разным направлениям в кристалле. Наоборот, аморфным минералам характерна изотропность – сохранение физических характеристик, независимо от направления. К числу важнейших физических свойств, позволяющих производить макроскопическое определение минералов, относят следующие: твердость, блеск, цвет в куске, цвет в порошке (цвет черты), спайность, излом, прозрачность, удельный вес.

По занимаемому в составе горных пород объему минералы делятся на породообразующие и акцессорные. Породообразующими (их около 50) являются минералы, играющие первостепенную роль в составе горных пород. Состав породообразующих минералов служит одним из критериев, по которым определяют название горной породы. Акцессорные минералы встречаются в виде незначительных примесей (не более 5 % от объема породы) и их наличие не влияет на название породы. Кроме того, выделяют обширную группу рудообразующих минералов, использующихся человеком для производства металлов.

По происхождению минералы делятся на типы, которые объединяются в две группы: эндогенные – возникают в глуби земной коры благодаря процессам магматизма и метаморфизма, а также экзогенные – образующиеся в верхней части земной коры в результате выветривания и осаждения из водных растворов. Последовательность формирования минералов от эндогенных до экзогенных можно представить следующим образом.

1. Магматический тип минералообразования имеет место в пределах магматического очага, возникающего в глуби земной коры. По мере остывания и гравитационного разделения магмы, из нее последовательно кристаллизуются вначале тугоплавкие, а затем все более легкоплавкие минералы. Соответственно, первыми возникают тяжелые зелено-черные минералы: оливин, авгит, лабрадор; затем более легкие: роговая обманка, слюды, ортоклазы, а в завершение – самый легкий низкотемпературный кварц. Такая последовательность получила название реакционного ряда Боуэна (по имени канадского ученого).

2. Пегматитовый тип проявляется на последних стадиях остывания магмы, при температурах 500 – 700° С, когда в расплавленном виде остаются лишь самые легкие фракции, обогащенные кислотами и щелочами и насыщенные газами. В этих условиях формируются своеобразные породы – пегматиты, сложенные крупными и гигантскими кристаллами кварца, ортоклаза, слюд. На данной стадии возникают многие драгоценные камни, рудные и радиоактивные минералы.

3. Пневматолитовый тип заключается в кристаллизации перенасыщенного газами вещества магмы, поднимающегося по трещинам земной коры. Из летучих соединений формируются руды висмута, вольфрама, молибдена, мышьяка и др. Когда температура понижается до 500° С, пневматолитовый тип начинает сопровождаться гидротермальными процессами, ведущими к накоплению рудообразующих минералов: галенита, сфалерита, киновари, халькопирита, пирита, золота, а также кальцита и др.

4. Гидротермальный тип начинается при охлаждении газов и растворов до 375° С, что обуславливает образование как самородных минералов, так и хлоридных, сульфатных и других соединений: серы, галита, сильвина и др.

5. Гипергенный тип минералообразования проявляется на земной поверхности в воздушной или водной среде, или на небольших глубинах в земной коре. Здесь неустойчивые ко внешним воздействиям минералы разрушаются и переходят в устойчивые соединения. Основополагающее значение принадлежит процессам выветривания, осаждения веществ из водных растворов, деятельности подземных вод. Характерными минералами являются каолин, монтмориллонит, галит, сильвин, малахит, лимонит, боксит и др.

6. Метаморфический тип обусловлен воздействием на горные породы высоких температур, давления, а также магматических газов и растворов. При этом возникает обширный перечень минералов, как хлорит, тальк, графит, магнетит и др.

Процессы минералообразования могут сопровождаться метасоматозом – замещением одних минералов другими при изменении физико-химических условий. Например, переходом пирита (FeS2) в лимонит (Fe2O3 x nH 2O) в результате окисления. Кроме того, возможно образование одного и того же минерала в разных условиях.

Наконец, каждому типу минералообразования характерны свои, строго закономерные сочетания минералов, что ведет к образованию минералов-спутников. Такое явление получило название парагенезиса. Практическое значение парагенезиса заключается в том, что на основании обнаружения одного минерала, можно предполагать наличие другого. Так, наличие пегматитового кварца свидетельствует о возможности обнаружения золота.

Источник: studopedia.ru

Минералы и горные породы

Наша необъятная Родина богата всевозможными полезными ископаемыми (нефтью, газом, металлами и минералами). Российская Федерация занимает главенствующее положение в мире по залежам железной руды и никеля, она на втором месте в мире по залежам угля и платины, а также является одной из лидирующих стран по залежам меди, цинка, свинца, урана и различных металлов. В Восточной Сибири и на Дальнем Востоке сосредоточена большая часть полезных ископаемых.

Добыча и обработка ресурсов минерального характера (полезных ископаемых) – направление деятельности различных промышленных фирм и предприятий.

Экономика всех стран мира имеет очень важную отрасль промышленности – горнодобывающую промышленность. Она предназначена для добычи сырьевых ресурсов для их дальнейшей обработки на промышленных предприятиях, которые перерабатывают полезные ископаемые. Ни одна страна не сможет развиваться без ресурсов, являющихся результатом работы горнодобывающей промышленности.

Нельзя обеспечить энергией страну без нефтепродуктов, угля или газа. Металлы и минералы способствуют развитию металлургии и аграрной химии. А использование минеральных водных источников позволяют улучшать самочувствие людей.

Следует подробнее остановиться на минералах и горных породах.

Минералы и горные породы

Сегодня природная среда обладает тремя тысячами минералов и горных пород, отличных друг от друга цветом, формой, плотностью, твердостью, составом.

Признаки минералов

Минералы (от латинского слова «руда») – это твердые тела в природе, имеющие однородную структуру, самостоятельные по химическим и физическим признакам, бывшие ранее или находящееся сейчас в виде кристаллов (имеют кристаллическую структуру). Доказано, что все кристаллы являются минералами, но не все минералы являются кристаллами. Являют компонентами горных пород. Изучает такие твердые тела наука, называемая минералогией.

Существуют минералы, являющиеся простыми твердыми веществами (золото, платина, сера). Существуют минералы в жидкой форме (ртуть) и в газообразной форме (углекислый газ, сероводород, природный газ).

Визуальные свойства минералов весьма различны, минералы могут обладать прозрачностью, полупрозрачностью, мутностью, бывают совсем непрозрачными. Одно из главных свойств минерала – это цвет, например, цвет малахита зеленый. Важным визуальным свойством минерала является его форма. В основном это форма кристалла, например: у пирита форма куба, у берилла форма призмы с шестью гранями, у граната форма многогранника. А бывает такое, что создается натекшая минеральная массу необычного характера (наросты лимонита, подобными сталактитам).

Простое вещество бывает очень твердым, даже может поцарапать стеклянную пластину (гранат, кварц). Есть не очень твердые простые вещества, и на плоскостях которых бывают царапины от острых предметов (кальцит). Существуют и мягкие минералы, на поверхностях которых остаются полосы от ногтей (графит).

Расколы минералов тоже разные. Один может с легкостью расщепиться по некоторым плоскостям. Его обломки будут иметь правильный кристаллический вид (кальцит). Второй минерал разламываясь имеет вид искривленных плоскостей (кварц). Возможность разламываться по некоторым направлениям, если вещество раскалывают – это спайность.

Известно несколько видов спайности, а именно:

1. весьма совершенная (кристалл раскалывается на тоненькие листы, например, слюда);
2. совершенная (под ударом отломанные кусочки минерала имеют внешний вид кристаллов, например, галенит);
3. средняя (отломанные кусочки минерала имеют плоскости с правильными геометрическими формами, а также изломы неровной формы);
4. несовершенная (изломы минерала имеют неровные плоскости, например, апатит);
5. весьма несовершенная (отломанные кусочки минерала изломаны словно стекло).

Еще одним свойством простого вещества можно считать порошковый цвет, появляющийся на пластинке из фарфора поле проведения по ней минералом. Этот цвет может быть таким, как и оттенок самого минерала (киноварь), а может и отличаться (например, черта от пирита черная, хотя он сам желтый).

Не менее важны вес, способность притягивать предметы (как магнит), радиоактивность. По всем этим свойствам геологи характеризуют металлы.

В земной коре находят в основном следующие минералы, а именно:

• Известковый шпат (по-другому кальцит) состоит из углекальциевой соли. Есть также шпат, не имеющий цвета и полностью прозрачный (исландский шпат). В основном кальцит белого цвета, а бывает, что вообще не имеет цвета. Хотя возможны оттенки черного, красного, желтого и серого цвета. Он подвержен царапинам, обломки имеют правильную форму, при попадании на кварцит соляной кислоты выделяется углекислый газ. Из кварцита сложены известняк и мрамор.
• Кварц – это окись кремния. Бывает кварц, который весит сорок тон. Кристаллы кварца главным образом выглядят как призматические грани со штрихами по горизонтали. Он бывает белесым или серым. Встречаются горный хрусталь – это тоже кварц, он прозрачен и совсем не имеет цвета, аметист – кварц сиреневого оттенка, кварц раухтопаз сероватый, кварц морион черноватый. Все кварцы твердые, его спайность весьма несовершенна. Он являются сопоставляющей кислых магматических пород (гранит).
• Шпаты полевые состоят из алюмосиликатов натрия, кальция и калия. Химический состав влияет на вид полевого шпата:

1. известково-натриевый (по-другому называется плагиоклаз, а альбит – это натриевый шпат) самый известный вид шпата полевого, он белый, сероватый, зеленоватый, синеватый, красноватый, этот минерал обладает стеклянным блеском, он твердый, обладает совершенной спайностью, плагиоклаз является компонентом магматической горной породы;
2. кали-натриевый шпат (анортит – это кальциевый шпат) обладает призматической формой, обладает стеклянным блеском и розоватым, буро-желтым, красно-белым, красным оттенком, он твердый, его спайность совершенная.

• Слюда – это минеральная группа с непростыми и неустойчивыми компонентами. Слюды состоят из летучих веществ. Есть биотит – магнезиальное-железистая слюда (калий, магний, железо, алюминий, кремний, кислород, а еще летучие вещества – вода и фтор). Такая слюда темная. Бывает часто черным или бурым, редко, бывает оранжевым, красноватым или зеленоватым. Блестит как стеклянная поверхность. Он твердый, спайность его весьма совершенна. Является компонентом в магматических и метаморфических породах. Кристаллы биотита имеют форму табличек, столиков или пирамид. Есть также мусковит – алюминиевая слюда (калий, алюминий, кремний, кислород и летучее вещество – вода). Такая слюда светлая. Бесцветен, блестит как стекло и спайность его совершенная. Биотит и мусковит являются компонентами магматических и метаморфических пород.
• Амфиболы, а в частности, роговая обманка (кальций, натрий, магний, железо, алюминий, кремний, кислород, вода) имеют непостоянные компоненты. Их кристаллы имеют форму столбиков либо пирамид. Роговая обманка бывает зеленоватой или коричневой, с блеском как у поверхности из стекла. Этот минерал твердый, с совершенной спайностью. Роговая обманка присутствует в компонентах магматических и метаморфических пород.
• Пироксены – это минеральная силикатная группа. Бывают пироксены ромбические (энстатит) и моноклинные (агвит). Вариантом энстатита с окислами железа является бронзит. Энстатит бывает дымчато-белесым и коричнево-зеленоватым, бывает и бесцветным, у него блеск как у стекла. Он тверд, а спайность его средняя. Энстатит – это один из компонентов пород, появившихся из расплавленной магмы, обогащенной магнием (базальт и габбро). Агвит является алюмосиликатом. У него столбчатые кристаллы. Агвит зелено-черен, буро-черен или полностью черен, с блеском стеклянных поверхностей. Он твердый, а спайность его средняя. Агвит является компонентом магматических горных пород (базальты, диориты, габбро).
• Оливин (хризолит) имеет желто-зеленый цвет, бывает и бесцветным. Имеет стеклянный блеск. Он твердый, его спайность несовершенна. Находится в числе компонентов изверженных пород.

Виды горных пород

Кора Земли составлена горными породами, являющимися природными телами, компонентами которых являются минералы. Компоненты и признаки породы задаются компонентами и признаками минералов, составляющих породу. Породы не обладают однородностью. От факторов формирования породы или минерала (компоненты, температура окружающей среды, давление на компоненты), зависят особенности появившегося тела. Наука петрография осуществляет исследование пород.

Горные породы разделяются на следующие группы:

1. Магматические породы образуются из лавы, застывшей на поверхности земной коры (базальт, липарит, дацит, андезит), а также из магмы (габбро, гранит, диорит), кристаллизовавшейся в глубине коры Земли. Магматические породы сортируют по группам (наличие определенных компонентов): основные породы (есть железо и магний, а кремния мало), средние породы (есть кремний, алюминий и кальций, а магния и железа мало), кислые породы (большое количество кремния, есть калий и натрий, а железа, магния и кальция мало).
2. Осадочные породы образуются во всевозможных водоемах, из-за того, что обломки скал оседали на самое дно водоемов (песчаник, глинистый сланец). Их называют обломочными породами. Та как появляются скачки температуры и испаряется вода, то повышается уровень солей в водоеме, из такой соленой воды выделяются кристаллы и оседают на самое дно. Так происходит появление породы химического происхождения (гипс, столовая соль, соли кальция, соли магния, соли калия). А те породы, появившиеся как результат жизни водных растений, а также жизни водных животных, имеют название биогенных пород (нефть, уголь, горючий сланец).
3. Метаморфические породы возникают из-за химических и физических перемен в имеющихся породах (например, известняк переходит в мрамор, в кварц превращается опал).

Зачем необходимо продолжать добывать минералы и породы

Реалии сегодняшней жизни доказывают, что разработка месторождений полезных ископаемых и добывание горных пород и минералов имеет большое значение, так как без нее не будет возрастать благосостояние людей, и прекратится развитие экономики всех стран в мире (продажа полезных ископаемых на рынках страны и всего мира, а также создание нефтепродуктов). Добыча рудных полезных ископаемых необходима для создания машин, деталей, механизмов. Нашли свое применение горные породы в различных отраслях строительства (известняк, белая глина). А золото, серебро, аметисты и алмазы применяют для создания ювелирных изделий и в различных областях промышленности.

Таким образом, минералы и горные породы крайне необходимы, чтобы поддерживать стабильность в экономике нашего государства и в экономике других стран.

Источник: news-mining.ru