Какие свойства горных пород позволили человеку их использовать

Камень — это всякая твердая нековкая составная часть земной коры в виде сплошной массы или отдельных кусков. Ювелир понимает под этим словом драгоценные камни, строитель — материалы, с помощью которых мостят улицы и возводят дома. Геологи же, занимающиеся наукой о Земле, называют объекты своего изучения не «камнями», а горными породами и минералами.

Горная порода, или как чаще говорят, порода, представляет собой сочетание (агрегат) минералов естественного (природного) происхождения. Обычно породы слагают более или менее значительные площади. Песок и суглинок тоже причисляют к горным (точнее — рыхлым осадочным) породам. Наука, изучающая горные породы, носит название петрографии.

Минерал — это внутренне однородный твердый компонент земной коры, образовавшийся естественным путем. С началом эры космических полетов минералами стали называть и твердые составные части горных пород Луны и других планет Солнечной системы. Большинство минералов выделяется в виде кристаллов, имеющих определенные формы. Слово «минерал» происходит от латинского слова «мина» — шахта. Наука о минералах именуется минералогией.

Кристалл — это однородное по составу тело строго геометрической формы с закономерным внутренним строением — кристаллической решеткой. Структура кристаллической решетки определяет разнообразие физических свойств кристаллов, а тем самым и минералов. Раздел науки, изучающий кристаллы, называется кристаллографией.

Драгоценный камень — понятие, не имеющее единого определения. Чаще всего к драгоценным камням относят красивые и редкие минералы (в некоторых случаях и минеральные агрегаты), обладающие достаточно высокой твердостью, а потому весьма стойкие к истиранию, иными словами, почти не подвластные времени. Но разумеется, представление о красоте камня с течением времени менялось, вот почему отдельные камни, ранее слывшие драгоценными, давно забыты, тогда как другие минералы ныне, наоборот, возведены в ранг драгоценных камней.

Понятие полудрагоценный камень, как прежде называли не очень твердые ювелирные и поделочные камни, еще менее четко и на сегодняшний день не вполне правомочно. Ювелирно-поделочный камень — собирательное понятие, охватывающее все камни, используемые в качестве украшений (в том числе и в декоративных целях). В более узком смысле слова поделочными камнями называют относительно недорогие самоцветы, которые тем самым как бы противопоставляются «настоящим» драгоценным камням. Наука о драгоценных камнях носит название геммологии.

Руда в общем случае представляет собой минеральную смесь с промышленным содержанием металлов. В последнее время рудами иногда называют и некоторые виды неметаллического минерального сырья, обладающие полезными свойствами. Поскольку практическая ценность руды (иначе говоря, кондиционность, пригодность для разработки) зависит от факторов, которые с течением времени могут изменяться (технические возможности добычи и обогащения, экономическая конъюнктура, транспортные условия), понятие «руда» применимо не только к определенным минералам или горным породам.

В геологии горными породами называются минеральные смеси природного происхождения. Из почти 3000 минералов лишь немногие принимают существенное участие в составе горных пород. Ниже приведено процентное содержание минералов в земной коре до глубины 16 км (по Г. Шуману. 1957):
Полевые шпаты и фельдшпатоиды — 60%
Пироксены и амфиболы — 16%
Кварц — 12%
Слюды — 4%
Прочие минералы — 8%

В основу группирования горных пород могут быть положены самые разные принципы. В петрографии горные породы подразделяются преимущественно по способу их образования — генезису. Такого подразделения мы и будем придерживаться в дальнейшем.

По способу образования различают три главные группы пород: магматические, или мигматиты, осадочные и метаморфические, или метаморфиты. Как они связаны между собой в природном геологическом цикле, видно из приведенного здесь рисунка.

Земная кора состоит из горных пород и минералов. Эти ресурсы необходимы людям, поскольку из них можно изготовить разнообразные материалы и сплавы. Многие путают минералы с горными породами. Эти понятия очень близки, но не равнозначны. Чем они отличаются друг от друга? Каковы их свойства? Какие разновидности минералов и горных пород существуют? Как их используют в промышленности?

Минерал и горная порода: в чем отличие между этими понятиями?

В чем отличие минерала от горной породы? Некоторые люди считают, что эти понятия синонимичны. В действительности горные породы – это смеси разнообразных минералов. В зависимости от того, как минералы сочетаются между собой, они способны создавать разнообразные породы с разным набором физических свойств. К примеру, на основе кварца могут образовываться абсолютно разные горные породы – гранит и базальт.

Гранит

Минералы обладают следующими свойствами:

• В большинстве случаев имеют однородную кристаллическую структуру, также их структура может быть аморфной. Они бывают твердыми (сера), жидкими (нефть) и газообразными (углекислый газ).
• Наличие цвета. Минералы бывают прозрачными, полупрозрачными, мутными. Любой из минералов обладает конкретным цветом. Например, графит – черный, а малахит – зеленый.
• Спайность. У всех минеральных пород есть способность раскалываться по нескольким направлениям. В зависимости от того, насколько минерал твердый, он будет раскалываться по-разному. Различают весьма совершенную спайность (кусочки от минерала откалываются тонкими пластами), совершенную (куски в виде кристаллов откалываются при механическом воздействии), среднюю (отколотые частички обладают неправильной формой), несовершенную (плоскости у отколовшихся кусочков неровные) и весьма несовершенную (минерал ломается, как стекло).
• Способность оставлять порошковый след на фарфоровой пластинке. Любой минерал способен рисовать на фарфоре, при этом цвет его следа не всегда совпадает с цветом самого минерала.

Базальт

Ученые выделяют больше 3 тысяч основных видов минералов, но наиболее распространены лишь 300. Изучением минералов занимается минералогия, а горные породы изучает петрография.

Типы горных пород

Горные породы являются частью земной коры. Их основная особенность – длительный и непростой процесс образования. В результате различных реакций, происходящих в земной коре, минералы вступают в химическое взаимодействие и образуют многообразие горных пород. В зависимости от происхождения горные породы делятся на несколько типов: осадочные, магматические и метаморфические.

Описание осадочных пород

Осадочные горные породы наиболее распространены в земной коре. Само название «осадочные» свидетельствует об особенностях их образования: данные соединения оседают на поверхности коры нашей планеты.

Они появляются в результате выветривания магматических пород, которые рассыпаются на кусочки и скапливаются в одном месте. Постепенно, под воздействием различных внешних сил, эти скопления приобретают новую структуру и затвердевают.

Осадочные породы делятся на несколько разновидностей. В основе деления лежит специфика процесса осаждения:

• обломочные – появляются после скопления в определенном месте кусочков магматических пород, перенесенных ветром;
• хемогенные – породы, которые образуются путем отделения от водных растворов;
• биохимические – минеральные породы, которые появляются благодаря деятельности микроорганизмов;
• биогенные – остатки растительных и животных организмов.

Нередко осадочные породы образуются в результате нескольких процессов, которые протекали в какой-либо очередности. Например, известняк имеет одновременно хемогенное, обломочное, биохимическое и биогенное происхождение. Осадочные породы широко используются в строительстве.

Магматические породы

Такие минеральные смеси образуются в результате того, что магма с мантии поднимается на поверхность земли, при этом на ней появляется вулканический рельеф. Магматические породы, осевшие в толще таким образом, имеют интрузивную структуру. Под воздействием ветра и осадков породы, под которыми скрывается магматический пласт, разрушаются и дают ему выйти на поверхность.

Данные горные породы отличаются плотной кристаллической структурой, которая сформировалась в результате охлаждения магмы. Если магма остывает медленно, внутри породы формируются крупные кристаллы. При быстром остывании происходит формирование скрытокристаллической породы.

Громадные глыбы магмы, поднимаясь и остывая в толще земли, образуют батолиты. Эти породы обычно состоят из гранита, в результате эрозии они нередко выступают на земной поверхности. В природе встречаются залежи батолитов, которые простираются на несколько километров.

Метаморфические породы

Когда на магматические или осадочные породы воздействуют высокие или низкие температуры, давление, они меняют структуру. В результате этого образуются метаморфические породы, залежи которых могут занимать как небольшие участки, так и огромные подземные территории. К метаморфическим породам принадлежат сланцы, которые образовываются из глины и почвы, и мрамор, формирующийся из известняка.

Горячая магма оказывает влияние на горные породы. Под влиянием высокой температуры меняются цвет, структура и химический состав минеральных соединений. Породы способны нагреваться не только под воздействием магмы, но и при трении движущихся плит и пластов.

Классификация минералов

Классификация минералов производится на основе состава:

• Самородные минералы, состоящие только из одного основного химического элемента. К ним относятся сера, золото, графит. Их насчитывается около 90 видов.
• Сульфиды. Так называются соединения, которые состоят из нескольких элементов, один из которых — сера. К сульфидам относят сфалерит и галенит. К этой группе принадлежит еще и пирит, который еще называется «золотом дураков», потому что соединение обладает блеском и характерным желтым цветом.
• Сульфаты. Данное название носят натуральные соли серы. Известно около 260 видов сульфатов, самые используемые среди них – гипс и барит. Последний выделяется своими способностями нейтрализовать вред рентгеновских лучей.
• Галоиды – группа минералов, которые образовались в результате химической реакции между галогенами и другими элементами. В состав этого вида входит около сотни минералов – все они являются осадками соленых озер и морей. Наиболее распространенный галоид – это хлорид натрия.
• Фосфаты. В группу входят соли фосфорной кислоты, которых насчитывается около 350 видов. Одно из наиболее популярных фосфатных соединений – бирюза. К этой группе причисляются и такие драгоценные камни, как апатит и пурпурит.
• Карбонаты. Под этим названием объединяют соли угольной кислоты. Среди них выделяется доломит. В Альпах есть массив, который почти полностью состоит из этого минерала. Горы называются Доломитовые Альпы. Под воздействием солнечного света они приобретают розовый цвет.
• Окислы – образуются при соединении оксидов с металлами. Ученые описали около 300 разновидностей этих минералов. К наиболее распространенным окислам относятся кремень, опал и александрит. Наиболее необычным видом этой группы можно назвать аметрин – довольно редкий драгоценный камень.
• Силикаты. Данная группа является наиболее многочисленной. В силикатах содержится алюминий и кремний. В состав этих минералов входят ионы железа, магния, натрий, калий и многие другие микроэлементы. К наиболее известным минералам группы относятся глины, полевой шпат, изумруд, турмалин, нефрит и др.

Использование этих природных соединений человеком

Горные породы и минералы сыграли огромную роль в развитии нашей цивилизации. Так, кремний был материалом для изготовления первых орудий труда. Из глины люди с давних времен изготавливали разные предметы. Не обходятся без этого полезного ископаемого люди и сегодня. Из глины делают строительные материалы, посуду и даже косметику.

Известняк, песок, глина, мел, гипс, мрамор нашли широкое применение в строительстве. Такие породы, как железистые кварциты, используют для получения чугуна и стали.

Некоторые минералы нашли свое применение в радиоэлектронике, оптике, химической промышленности и в космической отрасли.

Многие силикаты и окислы использовались для украшения аксессуаров и разнообразных атрибутов. Нефриты, изумруды, опалы, александриты используются для дорогих украшений, описание всех этих и других минералов встречаются в старинных книгах ювелиров.

К минералам относятся также самородные золото, серебро и платина. Сферы, в которых их применяют: ювелирное дело, электроника, машиностроение.

Камень — это всякая твердая нековкая составная часть земной коры в виде сплошной массы или отдельных кусков. Ювелир понимает под этим словом драгоценные камни, строитель — материалы, с помощью которых мостят улицы и возводят дома. Геологи же, занимающиеся наукой о Земле, называют объекты своего изучения не «камнями», а горными породами и минералами.

Горная порода, или как чаще говорят, порода, представляет собой сочетание (агрегат) минералов естественного (природного) происхождения. Обычно породы слагают более или менее значительные площади. Песок и суглинок тоже причисляют к горным (точнее — рыхлым осадочным) породам. Наука, изучающая горные породы, носит название петрографии.

Минерал — это внутренне однородный твердый компонент земной коры, образовавшийся естественным путем. С началом эры космических полетов минералами стали называть и твердые составные части горных пород Луны и других планет Солнечной системы. Большинство минералов выделяется в виде кристаллов, имеющих определенные формы. Слово «минерал» происходит от латинского слова «мина» — шахта. Наука о минералах именуется минералогией.

Кристалл — это однородное по составу тело строго геометрической формы с закономерным внутренним строением — кристаллической решеткой. Структура кристаллической решетки определяет разнообразие физических свойств кристаллов, а тем самым и минералов. Раздел науки, изучающий кристаллы, называется кристаллографией.

Драгоценный камень — понятие, не имеющее единого определения. Чаще всего к драгоценным камням относят красивые и редкие минералы (в некоторых случаях и минеральные агрегаты) , обладающие достаточно высокой твердостью, а потому весьма стойкие к истиранию, иными словами, почти не подвластные времени. Но разумеется, представление о красоте камня с течением времени менялось, вот почему отдельные камни, ранее слывшие драгоценными, давно забыты, тогда как другие минералы ныне, наоборот, возведены в ранг драгоценных камней.

Понятие полудрагоценный камень, как прежде называли не очень твердые ювелирные и поделочные камни, еще менее четко и на сегодняшний день не вполне правомочно. Ювелирно-поделочный камень — собирательное понятие, охватывающее все камни, используемые в качестве украшений (в том числе и в декоративных целях) . В более узком смысле слова поделочными камнями называют относительно недорогие самоцветы, которые тем самым как бы противопоставляются «настоящим» драгоценным камням. Наука о драгоценных камнях носит название геммологии.

Руда в общем случае представляет собой минеральную смесь с промышленным содержанием металлов. В последнее время рудами иногда называют и некоторые виды неметаллического минерального сырья, обладающие полезными свойствами. Поскольку практическая ценность руды (иначе говоря, кондиционность, пригодность для разработки) зависит от факторов, которые с течением времени могут изменяться (технические возможности добычи и обогащения, экономическая конъюнктура, транспортные условия) , понятие «руда» применимо не только к определенным минералам или горным породам.

В геологии горными породами называются минеральные смеси природного происхождения. Из почти 3000 минералов лишь немногие принимают существенное участие в составе горных пород. Ниже приведено процентное содержание минералов в земной коре до глубины 16 км (по Г. Шуману. 1957) :

Полевые шпаты и фельдшпатоиды — 60%

Пироксены и амфиболы — 16%

Кварц — 12%

Слюды — 4%

Прочие минералы — 8%

В основу группирования горных пород могут быть положены самые разные принципы. В петрографии горные породы подразделяются преимущественно по способу их образования — генезису. Такого подразделения мы и будем придерживаться в дальнейшем.

По способу образования различают три главные группы пород: магматические, или мигматиты, осадочные и метаморфические, или метаморфиты. Как они связаны между собой в природном геологическом цикле, видно из приведенного здесь рисунка.