^Наверх

Оборудование и материалы: учебник, коллекция горных пород (гранит, базальт, гнейс, мрамор, торф, каменный уголь, каменная соль, гипс, известняк, песок, песчаник, глина), покровное стекло, фарфоровая пластинка, стакан с водой, раствор кислоты (7 %-ной уксусной или 10 %-ной соляной), пипетка.

изучить свойства предложенных горных пород, установить с помощью определителя названия горных пород, классифицировать горные породы по их происхождению.

♦ Для каждой из горных пород, предложенных учителем, определите свойства, перечисленные ниже.

1. Цвет. 2. Цвет черты, оставленной на матовой стороне фарфоровой пластинки. 3. Сложение (плотное, пузырчатое, пористое, рыхлое, сыпучее). 4. Масса (тяжелая, легкая). 5. Твердость (очень мягкая — царапается ногтем; мягкая — не царапается ногтем, не царапает стекло; твердая — царапает стекло). 6. Растворимость в воде. 7. Растворимость в растворе уксусной или соляной кислоты (растворимая в кислоте порода шипит, если капнуть на нее раствором кислоты). 8. Наличие остатков организмов.

Занесите результаты исследований свойств горных пород в таблицу.

Таблица «Свойства горных пород» Образец горной породы  Оттенки серого, красного и зеленого цвета с вкраплением  Черный, темно-серый  Оттенки серого и розового с полосками слоев  Оттенки белого, серого, красного  Черный, темно-серый  желтый, серый, бурый  белый, серый, желтый

Твердость минералов определяется по шкале Мооса. Все минералы имеющие твердость меньше 2 царапаются ногтем. Минералы с твердостью от 2 до 6 не царапаются ногтем и не царапают стекло. Минералы с твердостью выше 6 царапают стекло. От твердости минерала зависит и наличие следа на фарфоровой пластинке. След оставляют минералы, чья твердость по шкале Мооса меньше 6.

♦ Определите горные породы по их свойствам с помощью определителя (определитель смотреть в практикуме) и впишите название каждой в таблицу.

♦ Классифицируйте рассмотренные горные породы по происхождению (магматическая; метаморфическая; осадочная: обломочная, химическая, органическая).

♦ Найдите на рисунке горные породы, которые вы определили в процессе выполнения практической работы. Подпишите их название и происхождение.

Магматические горные породы

Исследователи выделяют два основных типа магматизма: эффузивный и интрузивный. Они различаются по месту застывания магмы, а также характеру ее движения. Кроме этих двух, существуют еще жильные и гипабиссальные магматические породы, которые относятся к промежуточным типам. Они дают дайки и жилы, образовываясь в трещинах других камней при застывании магмы.

Интрузивные, или плутонические породы проходят длительный процесс образования, который может длиться больше тысячелетия. Они могут содержать кристаллы огромных размеров, поскольку магма очень медленно остывает на большой глубине. Хотя плутонические породы изначально находятся в самых недрах земной коры, при ее выветривании и поднятии они очень часто перевоплощаются в горные массивы. Ярким примером служит гора Шпицкоппе в Намибии. Главными минералами этого типа являются гранит, лабрадорит, сиенит, габбро.

Магматические породы эффузивного (вулканического) типа образуются при извержении вулкана, то есть когда магма выходит на земную поверхность. Они не создают крупных кристаллов по причине ускоренного остывания. Ярким примером породы такого типа служат риолиты и базальты. Из них в древности часто делали различные скульптуры, памятники.

Обломочные, хемогенные и органогенные – это основные осадочные типы горных пород. Они различаются в зависимости от способа происхождения и формируются на земной поверхности. Обломочный тип образуется благодаря цементированию и слеживанию отдельных обломков различных горных пород. Ярким примером таких минералов могут послужить песчаники и конгломераты. В Барселоне есть массив Монсеррат, вот он как раз и является конгломератом, поскольку состоит из скрепленных известняковым цементом булыжников.

Хемогенные типы горных пород формируются из минеральных частиц, выпавших осадком в воде. Именно на основании минерального состава происходит классификация камней. Самым распространенным представителем хемогенов является известняк. Например, в Австралии есть пустыня Пинакли, образованная как раз из этой породы. Органогенный тип во многом похож на уголь, потому как он тоже формируется благодаря слеживанию останков животных и растений. Все осадочные породы характеризуются трещиноватостью, пористостью и растворимостью в воде.

Метаморфические минералы

Классы горных пород очень часто довольно условны. К метаморфическому типу могут принадлежать минералы как осадочного, так и магматического происхождения. Они имеют различную степень интенсивности процессов трансформации. Если она низкая, то метаморфизм позволяет определить материнскую породу, а вот при высокой степени сделать подобное просто невозможно. Такие минералы изменяют свой состав и текстуру. По этой причине метаморфические породы разделяют на сланцеватые и несланцеватые, а в зависимости от условий образования выделяют три большие группы: регионального, гидротермального и контактового метаморфизма.

Иногда так случается, что громадные валуны камней подвергаются воздействию извне, например, низких или высоких температур, давления. Ярким примером могут послужить гнейсы. Вот такие минералы можно считать региональными. Гидротермальный метаморфизм происходит с участием термальных источников. Минералы контактируют с богатой ионами горячей жидкостью, пробирающейся по трещинам гор, при этом происходит химическая реакция, которая изменяет состав горных пород. В качестве примера можно привести кварцит, часто формирующийся по известнякам. Существует и контактовый метаморфизм. В этом случае на горные породы воздействуют химически и повышением температуры интрузивные магматические массы.

Свойства горных пород

Различают несколько свойств минералов, и все они важны в той или иной степени. Если они используются в качестве облицовочного материала, то в первую очередь внимание обращается на их эстетическую привлекательность. В некоторых случаях декоративность камня очень важна, подбирается его рисунок, цвет. От показателя плотности зависит то, сколько весит горная порода. Виды горных пород бывают легкими и тяжелыми. У первых показатель плотности - до 2200 кг/м , а у вторых – более 2200 кг/м . Если камень выбирается для строительства сооружения, то тут нужно учитывать его вес, чем он плотнее, тем тяжелее получится конструкция. Этот параметр зависит от состава породы, пористости.

Одним из самых важных (особенно если говорить о строительстве) является прочность. От неё зависит износостойкость материала. Чем прочнее минерал, тем дольше он сохранит свой первоначальный вид. В связи с этим, все камни делят на три группы: низкой, средней прочности и прочные. Тут все зависит от состава породы, а именно от твердости минералов. К прочным камням можно отнести габбро, гранит, кварцит, к средним – известняк, мрамор, травертин, низкой прочностью обладают туфы, рыхлые известняки.

Разные виды горных пород обладают различной степенью пористости. От этой характеристики зависит кислото- и солестойкость, водопоглощаемость камня. На пористость особое внимание стоит обращать в том случае, если определенная порода выбрана в качестве облицовки. Этот показатель определяет долговечность материала, его полируемость, прочность, декоративность, теплопроводность, обрабатываемость и т. д. Чем выше пористость, тем меньше вес камня, он лучше обрабатывается, но в то же время снижается его объем, крепость, ухудшается полируемость.

Показатель водопоглощения породы тоже очень важен. От него зависит морозо-, кислото- и солестойкость материала. Вода, попавшая в поры, при замерзании увеличивается в объеме, создает давление, из-за чего в итоге образуются трещины. То же самое происходит и с соляными растворами, которые способствуют росту кристаллов, создающих дополнительное давление. Если пористость минерала низкая, то в нем появляются трещины, в некоторых случаях он может даже расколоться. В пористых камнях давление равномерно распределяется, и никакие трещины не появляются.

На процесс изменения горных пород во многом влияет их кислотостойкость. Кислоты могут преобразовывать и даже разрушать некоторые минералы. Поэтому при выборе камня для возведения сооружений нужно учитывать и этот факт. Например, соляная кислота представляет серьезную угрозу для мрамора, доломита, травертина. А вот известняк и гранит характеризуются отличной кислотостойкостью, поэтому до сегодняшних дней сохранилось так много культовых конструкций из этих материалов.

Процессы преобразования

Огромные валуны, величественные горные массивы производят впечатление могучих великанов, над которыми не властно время и различные факторы извне. Кажется, они сохраняют первоначальный вид на протяжении веков и тысячелетий, но это вовсе не так. Со временем претерпевают существенные изменения любые горные породы. Классификация горных пород позволяет определить, как долго минералы сохраняют свой первоначальный облик, что именно оказывает на них наибольшее воздействие.

Состав камня изменяется в течение длительного периода. Преобразование горных пород может носить природный или антропогенный характер. На состояние камней оказывают влияние такие факторы, как талые или подземные воды, дожди, ветер, солнце, высокие и низкие температуры. Разрушение горных пород природным способом происходит очень медленно, но его невозможно остановить. Дождь и ветер вымывают и выветривают как верхние слои, так и подземные ландшафты. Постепенно они изменяют не только форму, но и состав минералов.

Антропогенные процессы связаны с деятельностью человека. Разрушение горных пород может проводиться при помощи техники. Например, неоднократно строительные бригады расчищали территории для возведения сооружений, при этом убирая часть горных массивов. Конечно, такая деятельность разрушает природный ландшафт, оказывает на него негативное влияние. Поврежденные горные породы дают трещины, из-за этого происходят обрушения, обвалы. Человек намного быстрее может изменить облик залежей минералов, нежели природные факторы.

Таким образом, абсолютно все гористые местности со временем меняют свой внешний вид. Скорость их трансформации во многом зависит от внешних условий, состава породы, силы, степени и длительности воздействия. На процесс преобразования также влияет климат местности, в которой располагаются камни.

Геологические процессы образования магматических, осадочных и метаморфических минералов завязаны в определенный цикл. Начинается все с того, что магма выливается, постепенно остывает и застывает, при этом формируется магматическая горная порода. Виды горных пород изменяются, как только оказываются на земной поверхности. Ветер, вода, перепады температур образуют осадочный тип минералов. Камни дробятся, выветриваются, переносятся с места на место, останавливаясь в осадочных бассейнах. Именно там фрагменты пород завершают свой путь, слеживаются и превращаются в осадочный тип минералов. Со временем горные массивы погружаются на большую глубину, подвергаясь воздействиям тектонических процессов. Все это приводит к образованию метаморфических пород. При высокой температуре и сильном давлении минералы плавятся, превращаясь в магму. Со временем она застывает, формируя магматическую породу, и процесс формирования камней начинается сначала.

Петрология и петрография

Как на микро-, так и на макроуровне проводятся исследования минералов. В первом случае изучаются лишь небольшие частицы определенных пород, их прозрачные и полупрозрачные спилы. Это позволяет установить характеристики и свойства минералов. Во втором случае ученые рассматривают все горные породы в совокупности, потому как они образуют определенный элемент земной коры. Исследователям удается определить историю, особенности и приблизительную дату их формирования.

Происхождение горных пород изучают две дисциплины: петрология и петрография. Первая наука исследует химический и минералогический состав камней, условия их залегания, текстуру и структуру. Петрология определяет также геологические формации, составляющие основную часть земной коры. Петрография же занимается классификацией и описанием различных пород, это больше описательная наука. Она изучает отдельные образцы камней, их структуру и состав. Петрографы работают с прозрачными и полупрозрачными срезами, при помощи микроскопа исследуют свойства их компонентов. Также ученые могут работать с образцами горных пород внушительных размеров.

Выделяют несколько уровней исследования минералов. Сначала ученые занимаются составлением геологических карт, затем проводятся полевые, петрографические и геохимические изыскания. Все они дополняют друг друга и позволяют составить полную картину. Полевые исследования позволяют определить структурные особенности, положение минералов, установить приблизительные временные рамки их возникновения. Петрографические труды определяют, какие существуют горные породы по происхождению, каково процентное соотношение в них минералов .

Более сложной наукой является петрология. Необходимость в специальных и более глубоких исследованиях возникла в результате накопления огромного багажа знаний. К горным породам относятся разные виды минералов, которые соответствуют осадочному, магматическому и метаморфическому типу. И каждый из них является предметом изучения определенной ветви упомянутой дисциплины. Так, науку об осадочных минералах интересует текстура и состав солей, известняков, песчаников, конгломератов и прочих камней осадочного происхождения. Магматическая петрология рассматривает минералы, выкристаллизовавшиеся из расплавленной магмы. Метаморфическая наука изучает мрамор, сланцы, гнейсы и другие породы, образованные в ходе трансформации.

Кроме всего прочего, ученые также занимаются геохимическими исследованиями. Они дают общее представление о химическом составе породы, ее возрасте, месте происхождения, минеральных фазах, температуре и давлении, при которых она формировалась.

Самые распространенные горные породы

На нашей планете имеется огромное количество залежей самых разных минералов. Большинству из них люди нашли практическое применение. Некоторые породы более востребованы, некоторые менее. Поговорим о камнях, чаще всего используемых человеком.

Пожалуй, это самый распространенный камень, состоящий из кварца,

Еще одна популярная горная порода. Виды горных пород зависят от способа образования. Песчаники относятся к осадочному типу, поскольку состоят из сцементированного песка. В природе встречаются камни самых разных цветов: зеленые, желтые, серые, красные, бурые. Для декоративных целей чаще всего используются мелкозернистые коричневые, красные и зеленые песчаники. В основном они идут на облицовку зданий.

Принадлежит к зернисто-кристаллической породе, появился в результате воздействия на доломит и известняк высокой температуры и давления. Мрамор обладает высокими декоративными свойствами, он хорошо поддается обработке. Так, шлифовка минимизирует четкость и яркость, полировка, наоборот, усиливает рисунок, скалывание осветляет фон. Камень бывает цветной, серый и белый.

Камень образовался из-за сильного уплотнения глины, перекристаллизовавшейся под односторонним сильным давлением. Сланцы способны раскалываться на очень тонкие пластины, по цвету встречаются красно- и серо-коричневые, темно-серые, черные экземпляры. Этот декоративный и долговечный материал, не требующий никакой обработки, используется для внутренней и наружной облицовки.

Полудрагоценные камни

Такие горные породы, как малахит, оникс, лазурит, опал и яшма, ценятся больше других, потому что они реже встречаются в природе. Эти камни идут на изготовление украшений, декоративных фигур, небольших элементов интерьера.

Земная кора — внешняя твёрдая оболочка (кора) Земли, верхняя часть литосферы.

Вопрос 2. В чём особенность строения земной коры?

Особенность строения земной коры в том, что её толщина под континентами и океанами разная. Выделяют два типа коры: континентальную и океаническую. Между двумя типами коры существует переходная зона, в которой чередуются участки континентальной и океанической коры.

Вопрос 3. Всегда ли горные породы и минералы бывают твёрдыми?

Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.

Вопрос 4. Что такое горная порода?

Горными породами называют тела, состоящие из нескольких минералов. По происхождению выделяют магматические, осадочные и метаморфические горные породы.

Вопрос 5. Что такое минерал?

Минералы — это тела, имеющие однородный состав.

Вопрос 6. На какие группы делятся горные породы и минералы по происхождению?

Горные породы и минералы можно объединить в три большие группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Вопрос 7. Как образуются магматические горные породы и минералы?

Происхождение магматических пород — все они образуются при остывании вещества мантии. Если остывание происходит на поверхности Земли, то возникают изверженные горные породы, например базальт. Если же остывание происходит в земной коре, формируются глубинные породы, например, гранит.

Вопрос 8. Какие существуют виды магматических горных пород и минералов?

В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы.

Вопрос 9. Как возникают разные виды осадочных горных пород и минералов?

Осадочные горные породы образуются в результате накопления обломков, выпавших в осадок веществ или останков живых организмов на дне водоёмов и на поверхности суши. По происхождению осадочные горные породы бывают обломочными, химическими и органическими.

Вопрос 10. С чем связано образование метаморфических горных пород и минералов?

Метаморфические горные породы возникают из других горных пород при воздействии на них высокой температуры и давления.

Вопрос 11. Чем отличаются горные породы от минералов?

Минералы – твердые природные образования, входящие в состав горных пород Земли.

Вопрос 12. Какие по происхождению горные породы и минералы чаще всего можно обнаружить на поверхности Земли?

Чаще всего можно обнаружить на поверхности Земли осадочные горные породы.

Вопрос 13. Чем объясняется различие свойств изверженных и глубинных горных пород и минералов?

Это связано с разной скоростью охлаждения магмы по пути к поверхности и изверженные породы, как правило, очень плотные и однородные, а глубинные имеют зернистую структуру.

Вопрос 14. Какие по возрасту горные породы и минералы образуют поверхностный слой земной коры?

Осадочные горные породы, образованные в кайнозойскую эру.

Вопрос 15. Составьте схему классификации горных пород и минералов.

Классификация горных пород: магматические, осадочные, метаморфические.