Горные породы
Гранит как пример горной породы
Минералы	породообразующие минералы

Го́рная поро́да — любая масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органического вещества, являющихся продуктами природных процессов. Вещество может быть твёрдым, консолидированным или мягким, рыхлым .

Горные породы — плотные или рыхлые агрегаты , слагающие земную кору , состоящие из однородных или различных минералов , либо минералов и обломков других горных пород . Состав, строение и условия залегания пород находятся в причинной зависимости от формирующих их геологических процессов, происходящих внутри земной коры или на её поверхности. С геохимической точки зрения горные породы — естественные агрегаты минералов, состоящих преимущественно из петрогенных элементов (главных химических элементов породообразующих минералов ) .

Горные породы изучает наука петрография и петрология — учение о горных породах . Примеры горных пород — гранит , базальт , глина , соли , каменный уголь , мел и многие другие. Твёрдые оболочки планет земной группы , спутников и астероидов состоят из горных пород.

Термин

Термин горные породы состоит из неразрывного сочетания двух слов, теряющих смысл по отдельности. Однако, если термин сопровождается дополнительным определяющим словом (например: изверженная, щелочная и пр.), то слово горная может опускаться при повторении .

Термин горные породы в современном понимании впервые использовал в 1798 году русский минералог и химик Василий Михайлович Севергин .

Группы горных пород

По происхождению горные породы делятся на три группы:

1. Магматические ( эффузивные и интрузивные )
2. Осадочные
3. Метаморфические

Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры , однако на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности. Однако в сфере влияния человеческой деятельности чаще встречаются именно осадочные породы.

Магматические горные породы по своему происхождению делятся на эффузивные и интрузивные. Эффузивные ( вулканические ) горные породы образуются при изливании магмы на поверхность Земли. Интрузивные горные породы, напротив, возникают при застывании магмы в толще земной коры.

Разделение горных пород на магматические, метаморфические и осадочные не всегда очевидно. В осадочных горных породах, в процессе диагенеза , уже при очень низких (в геологическом смысле) температурах, начинаются минеральные превращения, однако породы считаются метаморфическими при появлении в них новообразованного гранита . При умеренных давлениях начало метаморфизма соответствует температуре 300 °C.

При высоких степенях метаморфизма стирается грань между метаморфическими и магматическими горными породами. Начинается плавление пород, смешение новообразованных расплавов с явно внешними. Часто наблюдаются постепенные переходы от явно метаморфических, полосчатых пород, к типичным гранитам . Такие процессы относятся к ультраметаморфизму.

Этот список игнорирует существование большой группы пород, имеющих важное значение, — метасоматические горные породы, образующиеся также в широком температурном интервале. К ним относятся, например, вторичные кварциты по кислым эффузивам , грейзены по гранитам , пропиллиты по средним и основным породам и т. д., а также широкая группа пород, слагающие околожильные зоны. Пропущена также специфическая группа горных пород, названная рудой (понятие не геологическое, а геолого-экономическое). Эта группа пород сложена преимущественно сульфидными минералами, хотя она может включать породы, сложенные и другими минералами ( магнетит (железные руды), апатитовые руды, хромитовые руды и пр).

Ранее считалось, что отличие метасоматических пород от метаморфических пород заключается в участии воды в образовании только метасоматитов, но последующие исследования показали, что и метаморфические породы ( гнейсы и сланцы ), образованные даже при высоких температурах, также формируются с участием воды. Так результаты изотопных исследований по кислым и средним силикатным породам показали, что все силикатные минералы ( кварц , биотит , полевые шпаты , гранаты , роговые обманки и пр.) выделяются одновременно с водой, находясь с ней в изотопном равновесии по кислороду . В отличие от кислых пород все силикатные минералы (полевые шпаты, гранаты, оливины , пироксены и пр.) основных и ультраосновных пород, выделяются в изотопном равновесии по кислороду с СО ₂ .

Отдельно стоят мантийные породы. С одной стороны, условия в мантии таковы, что даже если порода изначально была магматической, она всё равно претерпела бы в мантии изменения. В целом для основного объёма мантии остаётся дискуссионным вопрос, была ли она когда-то в расплавленном состоянии. С другой стороны, по минералогии мантийные породы во многом идентичны породам магматическим. Поэтому к ним применяется номенклатура магматических пород с вариациями.

Есть магматические комплексы, текстурные признаки которых напоминают текстурные особенности осадочных пород. Это расслоённые основные интрузии. В некоторых из них наблюдаются типичные для осадочных горных пород градационная расслоенность, косая слоистость , ритмичное строение толщи, наличие скоплений тяжёлых минералов. Однако, вместо осадочных алевролитов , песчаников и гравелитов , такие комплексы сложены обычными магматическими породами. Неоднократно образование таких объектов объяснялось метаморфизмом осадочных пород, но такая интерпретация не могла объяснить наличие резких между комплексом и вмещающими породами. На сегодня общепризнанно, что такие объекты формируются в результате гравитационного осаждения минералов из конвектирующего расплава. То есть процесс имеет много общего с осадконакоплением, но среда, переносящая вещество, в данном случае не вода , а магма .

Описанием и классификацией магматических и метаморфических горных пород занимается петрография , изучением их генезиса — петрология . Описанием, классификацией и анализом условий образования осадочных горных пород занимается литология , в которой выделяется самостоятельный раздел — петрография осадочных пород. С литологией тесно связана родственная ей седиментология , занимающаяся изучением условий образования современных осадков. Поскольку отсутствуют строгие определения понятий « осадок » и « осадочная порода », то различие между осадком и осадочной горной породой не всегда ясно. Эти науки тесно связаны с геохимией и минералогией .

Магматические горные породы

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы, кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит . Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабиссальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана ( базальт , риолит , андезит ).

Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные , сульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных расплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты . В XX веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются вследствие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшая характеристика магматической породы — химический состав. Есть несколько классификаций магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёма SiO ₂ , и щелочей (Na ₂ O + K ₂ O). По содержанию щелочей породы делятся на серии . Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию SiO ₂ породы разделены на ультраосно́вные — SiO ₂ в породе меньше 45 %, осно́вные — если содержание SiO ₂ находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние — если от 54 до 65 % и кислые — содержание SiO ₂ больше 65 %.

Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования .

Вулканическое стекло

Нераскристаллизовавшиеся продукты быстро остывшей лавы , образующийся при закалке (быстром остывании) магматического расплава , достигшего земной поверхности. Может целиком слагать излившиеся липаритовые кислые , реже базальтовые эффузивные горные породы. Почти целиком слагает обсидиан , смоляной камень ( пехштейн ), перлит , пемзу , , . Показатель преломления 1,5.

Обсидиан

Магматическая горная порода, состоящая из вулканического стекла при содержании воды не более 1 %; однородное вулканическое стекло, прошедшее через быстрое охлаждение расплавленных горных пород. Более богатые водой вулканические стёкла, вспучивающиеся при нагревании, относят к перлитам .

Пемза

Пористое вулканическое стекло , образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы в зависимости от содержания и валентности железа изменяется от белого и голубоватого до жёлтого, бурого и чёрного. Пористость достигает 60 %. Твёрдость по шкале Мооса около 6, плотность 2—2,5 г/см³, объёмная масса 0,3—0,9 г/см³. Большая пористость пемзы обусловливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор — хорошую морозостойкость . Огнестойка. Химически инертна.

Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов ( контактовый метаморфизм ), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма — высокие температуры и давления .

Типичными метаморфическими горными породами являются гнейсы , разные по составу кристаллические сланцы , контактовые роговики , скарны , амфиболиты , и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе горных пород резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

Глинистые сланцы

Представляют начальную стадию метаморфизма глинистых пород. Состоят преимущественно из , хлорита , иногда каолинита , реликтов других глинистых минералов ( монтмориллонита , смешаннослойных минералов), кварца , полевых шпатов и других неглинистых минералов. В них хорошо выражена сланцеватость . Они легко раскалываются на плитки. Цвет сланцев : зелёный, серый, бурый до чёрного. Содержат углистое вещество, новообразования карбонатов и сульфидов железа .

Филлиты

Плотная тёмная с шелковистым блеском сланцеватая порода, состоящая из кварца, серицита , иногда с примесью хлорита, биотита и альбита . По степени метаморфизма переходная порода от глинистых к слюдяным сланцам.

Хлоритовые сланцы

Хлоритовые сланцы представляют собой сланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие преимущественно из хлорита , а также актинолита , талька , слюды , эпидота , кварца и других минералов. Цвет их зелёный, на ощупь жирные , твёрдость небольшая. Часто содержат магнетит в виде хорошо образованных кристаллов ( октаэдров ).

Тальковые сланцы

Агрегат листочков и чешуек талька сланцеватого строения, зеленоватого или белого цвета, мягок, обладает жирным блеском. Встречается изредка среди хлоритовых сланцев и филлитов в верхнеархейских (гуронских) образованиях, но иногда является результатом метаморфизации и более молодых осадочных и изверженных (оливиновых) горных пород. Как примесь присутствуют магнезит , хромит , актинолит , апатит , , турмалин . Часто к тальку в большом количестве примешиваются листочки и чешуйки хлорита, обусловливающие переход в тальково-хлористовый сланец.

Кристаллические сланцы

Общее название обширной группы метаморфических пород, характеризующиеся средней (частично сильной) степенью метаморфизма. В отличие от гнейсов в кристаллических сланцах количественные взаимоотношения между кварцем, полевыми шпатами и темноцветными минералами могут быть разными.

Амфиболиты

Метаморфическая горная порода, состоящая из амфибола , плагиоклаза и минералов примесей. Роговая обманка , содержащаяся в амфиболитах, отличается от амфиболов сложным составом и высоким содержанием глинозёма . В противоположность большинству метаморфических пород высоких ступеней регионального метаморфизма амфиболиты не всегда обладают хорошо выраженной сланцеватой текстурой . Структура амфиболитов гранобластовая (при склонности роговой обманки к образованию удлинённых по сланцеватости кристаллов), нематобластовая и даже фибробластовая. Амфиболиты могут образовываться как за счёт основных изверженных пород — габбро , диабазов , базальтов , туфов и др., так и за счёт осадочных пород мергелистого состава. Переходные разности к габбро называются габбро-амфиболитами и характеризуются реликтовыми (остаточными) габбровыми структурами. Амфиболиты, возникающие за счёт ультраосновных горных пород, отличаются обычно отсутствием плагиоклаза и состоят практически целиком из роговой обманки, богатой магнием ( антофиллит , ). Различают следующие виды амфиболитов: биотитовые, гранатовые, кварцевые, кианитовые , скаполитовые , цоизитовые , эпидотовые и др. амфиболиты.

Кварциты

Зернистая горная порода, состоящая из зёрен кварца, сцементированных более мелким кварцевым материалом. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников, порфиров . Встречаются в корах выветривания , образуясь при метасоматозе (гипергенные кварциты) с окислением медноколчеданных месторождений . Они служат поисковым признаком на медноколчеданные руды. Микрокварциты образуются из подводных гидротерм , выносящих в морскую воду кремнезём , при отсутствии других компонентов ( железо , магний и др.).

Гнейсы

Метаморфическая горная порода, характеризующаяся более или менее отчётливо выраженной параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой с преобладающими гранобластовыми и порфиробластовыми структурами и состоящая из кварца, калиевого полевого шпата , плагиоклазов и цветных минералов. Выделяют: биотитовые, мусковитовые, двуслюдяные, амфиболовые, пироксеновые и др. гнейсы.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы:

• обломочные породы ( брекчии , конгломераты , пески , алевриты ) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних;
• глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды;
• хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли ), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических веществ (например, угли ) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки ).

Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных горных пород, связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел ( пластов ).

Метеориты

Метеори́т — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта . Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов . Крупнейший из найденных метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчётам, составлял около 60 тонн) . Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год . Существование метеоритов не признавалось ведущими академиками XVIII века , а гипотезы внеземного происхождения считались лженаучными . Утверждается, что Парижская академия наук в 1790 г. приняла решение не рассматривать впредь сообщений о падении камней на Землю как о явлении невозможном. Во многих музеях метеориты (в терминологии того времени — аэролиты) изъяли из коллекций, чтобы «не сделать музеи посмешищем» . Изучением метеоритов занимались академики В. И. Вернадский , А. Е. Ферсман , известные энтузиасты исследования метеоритов П. Л. Драверт , Л. А. Кулик и многие другие. В Российской академии наук сейчас есть специальный комитет, который руководит сбором, изучением и хранением метеоритов. При комитете есть большая метеоритная коллекция .

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов (Fe, Mg) ₂ [SiO ₄ ] (от фаялита Fe ₂ [SiO ₄ ] до форстерита Mg ₂ [SiO ₄ ]) и пироксенов (Fe, Mg) ₂ Si ₂ O ₆ (от Fe ₂ Si ₂ O ₆ до энстатита Mg ₂ Si ₂ O ₆ ). Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры — сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Хондры находятся в обломочной или мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько по кристаллическому строению. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца , за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий . Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием. Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных (и планетных ^{[[{{{1}}}|?]]} ) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты). Железные метеориты состоят из железо - никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений. Железо-силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений). Ахондриты, железные и железо-силикатные метеориты относят к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше считалось, что все дифференцированные метеориты образовались в результате разрыва одного или нескольких крупных тел, например планеты Фаэтона . Однако анализ состава разных метеоритов показал, что с большей вероятностью они образовались из обломков многих крупных астероидов . Ранее выделяли ещё тектиты , куски кремнистого стекла ударного происхождения. Но позже оказалось, что тектиты образуются при ударе метеорита о горную породу, богатую кремнезёмом .

См. также

• Петрография или Петрология
• Литология
• Классификация магматических горных пород
• Текстура горных пород
• Структура горных пород
• Конгломерат (порода)

Литература

• Геологический словарь, Т. 2. — М. : «Недра», 1978. — С. 37, 177, 320, 238, 319, 331, 473.
• Дэли Р. О. Магматические горные породы и их происхождение. В 2 Ч. 1920. Ч. 1., Ч. 2. 225 с.
• Макаров В. П. О механизме выделения минералов. /Материалы XVI научного семинара «Система планета Земля» М.:РОО «Гармония строения Земли и планет», 2008, С.265 — 300. ISBN 978-5-397-00196-0
• Милановский Е. В. Происхождение горных пород. М.: тип. ПРОФГОРТОП, 1922. 79 с. (Библиотека горнорабочего; № 3)
• Милановский Е. В. Горные породы: Происхождение и жизнь горных пород и их значение для народного хозяйства. 4-е изд., перер. М.; Л.; Новосибирск: ОНТИ, Гос. науч. техн. горно-геол.-нефт. изд-во, 1934. 189, [1] с.
• Миловский А. В. Минералогия и петрография. — М. : Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, 1958. — С. 274—284.

Примечания

Ссылки

• Словарь терминов от 7 ноября 2009 на Wayback Machine .