Гірські породи – мінеральна маса (агрегати), яка складається з одного або
декількох породоутворюючих мінералів і є продуктом гомогенних процесів в
земній корі.
Породи бувають моно – і полі мінеральні.
Відомо ~ 1000 гірських порід. На відміну від мінералів прийнята генетична (за
походженням) класифікація гірських порід.
Всі гірські породи поділяються на 3 класи:
- магматичні (утворились при ендогенних процесах);
- осадові (при екзогенних процесах);
- метаморфічні (при метаморфічних процесах).
Породи відрізняються за такими ознаками:
- походженням і умовами залягання в земній корі;
- хімічним і мінеральним складом;
- структурою (розмірами і розміщенням окремих мінералів);
- наявність в них корисних копалин (рудних і не рудних).
Кількісний розподіл гірських порід різних класів нерівномірний. 95 % земної
кори до глибини 12 км складають магматичні і метаморфічні породи. І тільки 5 %
- осадові. Причому тільки 75 % земної поверхні покрито осадовими породами. А
на 25 % на поверхню виходять магматичні (частіше вилиті) і метаморфічні породи
(як правило це гори і нагір’я).
Походження і класифікація гірських порід
Вони утворюють верхню тверду оболонку землі – літосферу (від 5…10 до 70…80
км). Вона складається з двох шарів:
- верхнього осадового;
- нижнього виверженого (магматичного).
Оболонка землі зазнає безперервних змін під дією геологічних процесів, які
поділяються на:
- внутрішні (ендогенні);
- зовнішні (екзогенні);
- метаморфічні.
До ендогенних процесів належать:
- вивітрювання, яке в свою чергу поділяється:
1. Фізичне (механічне) – під дією температури, морозу, кристалізації льоду в
порах. Дія вітру – видування часток. Дія глибинних вод, перенесення уламків
гірських порід.
2. Хімічне руйнування, яке супроводжується зміною хімічного складу порід в
результаті взаємодії з розчиненими у природних водах і газах речовинами.
3. Органічне вивітрювання – утворення гірських порід у результаті
життєдіяльності живої природи організмів і рослин.
Магматичні породи
Магматичні гірські породи утворилися у результаті дії ендогенних процесів
мінералоутворення. Основним джерелом є кристалізація магми або лави по мірі її
остигання. В залежності від умов остигання утворюються два види магматичних
порід:
- глибинні (інтрузивні);
- вилиті (ефузивні).
Глибинні породи утворюються у результаті повільного остигання магми в
надрах при високих температурах і тиску, при цьому утворюються
крупнокристалічні структури.
Вилиті породи утворюються близько поверхні землі в результаті швидкої
кристалізації магми при малих тисках у відсутності мінералізаторів. Особливо це
характерно при вулканізації порід – вони є різновидами магматичних вилитих
порід, тобто як є результатом ендогенного процесу – вулканізму.
Хімічний склад магматичних порід. На 98% вони складаються з оксидів: SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O та H2O. За вмістом SiO2 породи поділяються:
Таблиця 1
| Вміст SiO2 , мас. % | Тип породи |
|---|---|
|
>75 65-75 52-65 40-52 <40 не нормується |
Ультракислі Кислі Середні Основні Ультраосновні Лужні – підвищений вміст Na2O, K2O |
Мінералогічний склад магматичних порід
Можуть бути як моно- так і полі-, частіше полімінеральні, так як магма
вміщує різноманітні сполуки. Але всі вони утворені головними
породоутворюючими мінералами, що поділяються на безколірні і кольорові. Інші
(другорядні) мінерали – в малих кількостях.
Кольорові мінерали: залізомагнезіальні силікати, такі як амфіболи, олівін,
піроксени, біотіт.
Безколірні мінерали : польові шпати, кварц.
Магматичні породи можуть бути моно- або плімінеральними. Поєднання
мінералів і їх відносні кількості зумовлені певними закономірностями. При
кристалізації магми утворюються певні асоціації мінералів, причому одні бувають
разом, ініші взаємовиключають один одного. Так в породах не поєднується квац і
нефелфн, кварц і лейцит, квац і олівін.
Структура і текстура магматичних порід
Структура – особливості внутрішньої будови породи, що визначається
ступенем кристалічності , розмірами і формою кристалів.
Текстура – сукупність ознак, які визначаються відносним розташуванням
частин породи в просторі, шо вона займає.
За ступенем кристалічності розрізняють: повнокристалічна, напівкристалічна та скловидна.
Повнокристалічна структура характерна для глибинних порід.
Напівкристалічна вміщує кристали і скловидну складову. Характерна для
напівглибинних порід.
Скловидна характерна для вилитих порід.
Осадові породи
Осадові породи – породи, що утворились в результаті екзогенних процесів
мінералоутворення (вивітрювання і осадових явищ). По масі це 5% літосфери, а
по площі – 75% земної суші.
Поділяються за походженням:
- Хемічні (карбонати, сульфати, галоїдні, фосфатні і частково, глини)
- Органогенні (карбонатні, кремнеземисті, фосфатні вуглецеві)
- Уламкові – механічного походження різної крупності
З часом відбувається перетворення рихлих осадів в цільні осадові породи. Це
явище називається діагенезом і відбувається в результаті:
1) Ущільнення – за рахунок навантажень вище лежачих шарів, що накоплюються
з часом і дають пласти високої потужності; тому осадові породи часто
називаються пластовими-верствуватими.
2) Цементації – заповнення порожних в рихлих породах при відкладенні в них
інших осадових порід з вод, що циркулюють в пластах. В основному це цементи з
CaCO3, CaSO4, SiO2, оксидів заліза.
Характерні особливості текстури осадових порід:
- Пористість, що змінюється від дуже високих значень(пустотність) у рихлих
порід до менших в цементованих
- Шаруватість в напрямку ущільнення
- Залишки і відбитків скелетів живих організмів; відбитки рослин.
Хемічних складових уламкових осадових порід є аналогічним магматичним
породам, з яких вони утворились. А за мінералогічним складом хімічні і
біологічні осаджені суттєво відрізняються на відміну від магматичних
переважають маномінерологічні породи.
До складу осадових порід входять:
- Мінерали, стійкі проти вивітрювання на першому місці кварц серед всіх
інших, а також кінцеві продукти вивітрювання глинисті мінерали, слюди,
гідрослюди і хлорити, оксиди і гідроксиди Al і Te ( також домішки циркону,
рутину, турмаліну, гранату, магнетиту).
- Мінерали, що утворилися при випаданні з водних розчинів – соляні поклади
(гіпс, ангідрит, галіт, карбонати),апал
- Мінерали, що є складниками материнських первинних порід, без змін в
осадові породи. Як правило, це уламки брили. Але і в них ці залишкові мінерали (
а точніше – куски материнської породи) не може довго існувати – вони все рівно вивітряться. До таких залишкових порід в складі осадових належать перш за все польові шпати, олівін…
Характеристика порід
Уламкові: За крупністю порід:
- Грубоуламкові > 1 мм
- Середньоуламкові > 50% зерен 0,1-1мм
- Дрібноуламкові (алеврити) 0,01-0,1мм
- Тонкоуламкові (глини) >50% зерен <0,01мм
Грубоуламкові – неокатані (щебінь, брили) і окатані (гравій, глина) уламки,
використовують як заповненя для бетонів, при будівництві доріг. Якщо вони є
сцеиентованими – бречкі і понемомерати. Декоративні різновиди –
оздоблювальний матеріал. Вони є нестійкими до вивітрювання і поступово
руйнуються.
Середньоуламкові – В основному представлені рихлими утвореннями – пісками і
сцементованими пісковиками.
Піски. Скаладаються з мінералів, стійких до вивітрювання, тобто це кінцеві
продукти вивітрювання. Найбільш поширені кварцові тиски. Зустрічаються
магненитові слюдяні, глаукожтові піски. Рідкі польово-шпатові піски – бо вони
піддаються подальшому вивітрювання.
В пісках дуже часті домішки глин, а також т. зв. «сорочки» - з оксидів і
гідроксидів заліза. Ці «сорочки» визначають колір пісків. Чисті піски
використовують в скляній і фарфорово-фаянсовій промисловості. Будівельні
піски – бетони, і силікатні вироби, розчини, дороги.
Пісковики – сцементовані піски. Найпоширеніші кварцові пісковики (кварцовий
цемент). Зустрічаються слюдисті,туфітові піски. Використовують як будівельний
камінь, як оздоблювальний камінь для вироблення динасу, як абразивний метал.
При метаморфізмі переходять в кварцити.
Дрібноуламкові – алеврити. Це породи, що займають проміжне положення між
пісками і глинами. На відміну від пісків вони з водою дають пластичну тісто, але
недостатньо жирне (масне), як глини За походженням – це річкові та озерні
відкладення. Входять зерна SiO2 глин., мінерали, кальцит. В залежності від їх
співвідношення використовують як керамічну сировину, цементну сировину
(мергелясті суглинки).
Тонкоуламкові – глинисти.
Глини основні мінерали – глинисті і гідро слюдисті. Всі – водні ГAlSil: каолініт,
галуазит, алофан,пірофіліт, мантмориллоніт, моно терміт. В якості домішок –
слюди, кальцит, доломіт польові шпати, гіпс, рутил, глауконіт, пірит, гематит,
гетит, магнетит. Іноді – діаспор і гідраргілліт.
В залежності від переважаючого мінералу глини поділяються на:
- Каолінітові (каоліни); основний глинистий мінерал;
- Каолініт, інші глинисті мінерали – у вигляді домішок, також часто містять
SiO2 у вигляді кварцу, опалу, халцедону. Це найцінніша керамічна сировина
(фарфор, фаянс), а також для паперової, лако-фарбної парфумерної гумової
промисловості. Відрізняється високою пластичністю, вогнетривкістю, білим
кольором.
- Монтморилонітові (бентонітові), відрізняються дуже високою абсорбційною
здатністю при невисокій пластичності (очистка нафтопродуктів);
- Монотермітові – крім каолініту містить гідрослюду селіцит (різновид
мусковіту) і моно терміт.
- Гідраргілліткаолінітові
- Полі мінеральні
Аргілліти – ущільнені в результаті діагнезу глини (пресування, дегідратація,
перекристалізація). В результаті вони набувають шарувату будову певну міцність
і втрачають пластичність. Вони займають проміжне положення між глинами і
метаморфними глинистими спанцями-філлітами.
Мергелі – механічна планка ущільнена природніми сумішами глин і вапняків (20-
80%) – проміжна порода між глинами і вапняками
Алліти – пророди, що складаються з Al(OH)3 діасиди гідраргілліту. До них
належать боксити. Вони містять домішки Fe(OH)3, опалу, глини. Руда на Al, а
також глино земельний цемент, вогнетривів – плавл. Корунд, солі Аl, фарби.
Хімічні осадові породи – утворюються в процесі випадання осадів з вод при зміні
ТД умов. За мінералогічним складом поділяються:
- Карбонійні;
- Сульфатні;
- Галоїдні;
- фосфатні.
Карбонійні – моно мінеральні породи з залишками гіпсу Fe(OH)3, глин, мінералів
і кварцу. Основні вапняки і доломіти, між якими існують взаємопереходи
(доломітов. Вапнякові, вапняковий доломіт). Перехідна форма між вапняком і
глиною – мергель. Магнецити зустрічаються рідше. Зовні подібні. Кольори в
залежності від домішок. Використовується як будівельний камінь, сировиною
сировиною для виробництва вапна, цементу скла, магнецити і доломітові
вогнетриві. А також в содовій, цукровій, металургії, Тім.
Сульфатні – моно мінеральні породи з домішками глин кварцу і кальциту. Гіпс і
ангідриди дають перехідні форми у спільних родовищах. Використовуються у
виробництві гіпсу, зв’язаних фарб, цементу. Водорозчинні солі мірабіліт,
тенардит – в хімічній промисловості, у варінні скла.
Органогенні породи – утворюються у результаті життєдіяльності і відмирання
рослин та живих організмів, якуі здатні накопичувати в собі значні кількості
неорганічних речовин – СаСО3, SiO2·nН2О.
Поділяються на:
- карбонатні
- кальцитмісткі
- кремнезисті
- опал-місткі
- фосфатні
- вуглецеві.
Карбонатні вапняки коралові рифи, черепашник, крейда. Вапняки
використовуються як звичайні вапняк, декоративні черейдинники – як
оздоблювальний камінь, крейда – як наповнювачі в гумовій, паперовій, лакофарб
ній промисловості, білий пігмент, для виробництва цементу, вапна, скла.
Кремнисті
Діатоліти – легкі рихлі або слабо зцементовані породи світлих тонів, що
складаються з панцирів діатолітових водоростей, головний мінерал – впал і
домішки – глини,кварц ще називають інфузорна земля, кізельгур.
Трепел – подібні до діатоліту, але ще легші, менше зцементовані, складаються з
найдрібніших кульок опалу, що являється раковинами радіолярій невелика
кількість діатолітових панцирів. В якості домішок глина, оксиди Fe, Mn. В
залежності від домішок колір – від білого до чорного. Нагадує крейду, але на
дотик ще ніжніший і легший.
Опака – ущільнений трепел, зцементований кременистим цементом, пориста.
Кольори від світлих до майже чорних. Домішки глина. Основний мінерал – опал.
Використовується як гідравлічний додаток до цементу. Діатоліт і трепел –
полірувальні порошки (тв. = 5,5)як адсорбенти (в нафтоперер. Цукрові
наповнювачі, носії каталізаторів (висока питома поверхня), для одержання скла.
Метаморфічнітичні породи
Утворені в результаті водозмін сировини (магматит) і вторинних (осадових)
порід під дією нових ТД умов. Ці водозмін відбуваються при метаморфічних
процесах. Вони охоплюють зміну структури, мінералогічного і хімічного складу
вихідної породи. Основні чинники цього процесу – tº і Р, в нові ТД умови,
вихідні породи пристосовуються до них шляхом зазначенних водозмін, в твердій
фазі – без розчинення та розтоплення.
При сталому ступені метаморфізму (не високі t,Р) є характерними шаруваті
структури – різні сланці, і гнейсові структури (лінійне розміщення окремих
мінералів), смугасті структури (чергування шарів з різним кольором, розміром
зерен…).
При високому ступені метаморфізму утворюються однорідні масивні чітко-
кристалічні структури (мармур, кварцит).
Характеристика порід
З магматичних порід, з осадових порід.
Гнейси – відповідають за складом породам, типу граніту – кварц, польові
шпати, слюда, (біотит), кольори – як у граніту, лінійне пар алейне розміщення
польових шпатів і кварцу. Гнейси – найбільш поширенні метаморфічні порди.
Грейзени - утворюються з гранітв при заміщені в них польових шпатів і
біотиту кварцом і мусковітом. Він складається з кварцу і мусковіту (або
лепідоліта). В якості домішок в них зустрічається , турмалін, фморит, берил.
Слюдяні сланці – мають сланцювату будову чим, відрізняються від грейзенів,
а від гранітів – відсутністю польових шпатів – складаються із слюд (різних) і
кварцу.
Хлоритові сланці – складаються з хлоритів (подібні до слюд) і кварцу. Сіро-
зелені тони, м’які.
Талькові сланці – світло-зелені породи, які (тв.-1-1,5). Найчастіше
зустрічаються суміші – перехідні форми – тальково-хлоритові сланці.
Використовуються для виробництва стеатитової кераміки, в папер ,
парфумерної промисловості.
Роговообманкові сланці – темно-зелені породи з домішками альбіту,
плагіоклазу, кварцу, бібтиту. При відсутності сланцевуватості такі проди
називають амфіболітами.
Глинисті сланці – філліти – при метаморфізмі глин. Стійкі проти
вивітрюванні (є домішки слюди; покрівельний матеріал).
Мармур – зернисті масивні породи, що утворюються з кальцитових (і
долумітових) містких осадових порід тв.3-3,5. Кольори – від домішках (кварц,
роговообманка, піроксен, олівін), R-100-200 МПа; в наслідок малої пористості і
твердості легко поліруються міцна атмосферостійкість.
Кварцит – основний мінерал – кварц, тв.=7,Rст до 450 МПа, tº~1710, масивні,
монолітні породи, які утворюються із пісковиків. Довговічні, атмосферостійкі.
Будівельний камінь, абразив (точильний камін, нафглак, бруски, жорнови)
сировина динасу.
Серпентиніт – темно-зелена порода, що складається з мінералу волокнистого
хризотилу, або антофіліту. Домішки олівіну, піроксену, тальку. Використовують
як сировину для добування азбесту і тальку.
Яшма – оновний мінерал кварц, халцедон. Утворилась з осадових опал –
містких порід. Абсолютно щільна, монолітна порода, кольори різні, декоративно,
тв.=7. Домішки – гематит, хлорит, епідот.
Метаморфічні породи
Основними чинниками, що визначають ступінь і напрямок метаморфізму, а
також мінералогічний склад метаморфічних порід є: високі tº і Р, хімічний склад
рідин і розчинених в них летких сполук, які циркулюють в надрах у стані
плівкових над критичних рідин і здатні вступати в хімічну і термічну взаємодію з
гірськими породами – попередниками з утворенням нових метаморфічних
мінералів. При цьому процеси ідуть без розчинення або розтоплення в твердому
стані. В залежності від того, які чинники були переважаючими розрізняють :
- регіональний
- - контактовий метаморфізми.
Регіональний метаморфізм відбувається на глибині 3-5 км при tº=300-1100ºС і
тиску 400-3000 МПа, величезні ділянки літосфери (дес. і сотні тисяч км2) в
його межах виділяють наступні види:
- Термодинамічний метаморфізм, пов'язаний з tº нагрівом і одночасною
деформацією під Р; супроводжується глибокою водозміною порід і
утворення гнейсів – найбільш поширених магматичних порід (~50% від
всіх).
- Метаморфізм занурення, пов'язаний з осіданням осадовиг гірських порід
при тактонічних рухах і супроджується з утворенням величезних товщ
різноманітних сланців, кварцитів, мармурів;
- Автометаморфізм являє собою видозміну магматичних порід після
затвердівання в результаті виділення з не гарячих рідин з розчиненими в
ній леткими сполуками. Так відбувається утворення серпентинів з ультра
основних порід, грейзенів з гранітів, хлоритів з діабазів.
Контактовий метаморфізм гірських порід – попередників відбувається в
області їх контакту з магмою, коли вона піднімається в гору. При цьому
відбувається хімічна і термічна взаємодія обох середовищ. Це призводить до
перекристалізації раніше утворених мінералів і до формування нових. Як правило,
мінерали контактового метаморфізму відрізняються крупними розмірами і
хорошою огранкою.
В результаті контактного метаморфізму утворюються скрани і роговики.
Скрани – утворюються в результаті зміни карбонатних порід магмою і їх
мінерали – гранати, піроксени та інші.
Роговики – утворюються в результаті зміни глин магмою їх мінерали – біотит,
кварц, ортоклаз та інші. Зустрічається турмалін, кордієрит.
