Вопрос 11-14

Земная кора состоит в основном из веществ, называемых минералами — от редких и чрезвычайно ценных алмазов до различных руд, из которых получают металлы для наших повседневных нужд.

Органические и неорганические вещества

Многие называют минералами все, что добывают из земли. Они относят к этому разряду также ископаемое топливо, например, уголь. Однако, минералоги — люди, которые профессионально изучают минералы, — считают, что уголь, нефть и природный газ — органические субстанции, поскольку образовались из остатков когда-то живых растений и животных, а потому минералами не являются.

У минералов определенный химический состав. Они всегда однородны, другими словами, все части минерала одинаковы. Этим они отличаются от горных пород, включающих несколько минералов.

Минералы состоят из химических элементов, т. е. веществ, которые уже нельзя разложить на другие вещества химическим путем. Из 107 известных науке элементов 90 встречаются в естественном виде в земной коре. Некоторые, их называют самородными элементами, пребывают в земной коре в чистом или почти чистом виде. Существует 22 самородных элемента, среди них — золото, серебро и алмазы (одна из форм углерода).

Минералы образуются в земной коре, входят в состав мантии и более глубоких слоев планеты, рассеяны в гидросфере и атмосфере. Минералы слагают также Луну, многие планеты и их спутники, астероиды, входят в состав метеоритов и мельчайших частиц космической пыли, падающих на поверхность Земли. Они также образуются при столкновении с Землей крупных космических тел.

К минералам относят и кристаллические продукты жизнедеятельности различных организмов, например сульфит редуцирующих бактерий, благодаря которым самородная сера и карбонат кальция образуются за счет гипса. Минералы входят в состав тканей животных и растений. Минералы, образуя органоминеральные агрегаты, например, в виде апатита в костях, флюорита в зубах, тридимита в скелете радиолярий и т.д. После отмирания организмов, некоторые из этих минералов образуют скопления ценного минерального сырья, например, фосфоритов, трепека и т.д.

горная порода - это агрегат более или менее количественно и качественно постоянных минеральных зерен, отличающихся определенным строением, физическими свойствами и геологическими условиями образования.

Три основных вида горных пород — магматические, осадочные и метаморфические — формировались по-разному.

Магматические горные породы образуются в результате остывания и кристаллизации магмы и называются изверженными породами. Магма представляет собой огненно - жидкий силикатный расплав. В первом случае остывание протекает медленно, вся магма успевает раскристаллизоваться - образуются полнокристаллические зернистые породы. При быстром поднятии магмы на поверхность Земли температура ее быстро падает, давление понижается до нормального и от магмы отделяется летучие компоненты (F, Cl, H2O).В этом случае породы могут иметь стекловатую структуру, т. е. не являются полностью раскристаллизованными.

Магматические породы, образовавшиеся в глубоких недрах Земли, называются интрузивными или глубинными. Если застывание магмы происходит на поверхности Земли, то образуются эффузивные или излившиеся породы. Интрузивные и эффузивные породы отличаются условиями залегания и по сложению (структуре и текстуре). Несколько особняком стоит третья группа - жильные породы, которые заполняют трещины.

Интрузивные породы в зависимости от глубины застывания магмы делятся на две фракции:

абиссальные породы, образовавшиеся на значительной глубине;

гипабиссальные (полуглубинные) породы, которые затвердели на сравнительно небольшой глубине и которые являются переходными от интрузивных к эффузивным.

Содержащееся в магме некоторое количество газов и перегретых паров воды при извержении нередко взрывается. Вулканические выбросы (вулканический пепел и песок, лапикки и вулканические бомбы) называются пиропластическим материалом, который накапливается по склонам вулканов, оседает, цементируется и в результате образуются вулканические туфы. Химический и минеральный состав магматических пород.

В магматических породах содержатся практически все химические элементы. Главными являются: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H. Это петрогенные элементы. Химический состав пород не соответствует химическому составу магмы, из которой они образовались, т. к. многие составные части магмы (вода, углекислота, соединения Cl, F и другие летучие соединения) при застывании выделяются из нее.

Минеральный состав магматических горных пород также разнообразен: полевые шпаты, кварц, амфиболы, пироксины, слюды, в меньшей степени - оливин, нефелин, лейцит, магнетит, апатит и другие минералы.

В результате изменений, которым подвергаются магматические породы с течением времени, они приобретают различное состояние, называемое фазой породы. Различают первичную (породы свежие, минералы почти не изменены); диагенетическую (благодаря выветриванию порода буреет и мутнеет); земнокаменную (сильно изменяются породы, интенсивный процесс хлоритизации, приобретают зеленый цвет). В зависимости от измененности породы носят различные названия: свежая эффузивная порода среднего состава - андезит, а сильно измененная - порфирит или андезитовый порфирит.

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения и последующего отложения разнообразных продуктов выветривания магматических и метаморфических (и осадочных) пород. Образование осадочных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности Земли и в гидросфере.

Классификация осадочных пород.

Обломочные;

Хемогенные и органогенные;

Глинистые.

Обломочные образуются из механических осадков (гравий, песок, глины и пр.).

Хемогенные образуются из химических осадков истинных и коллоидных растворов. Выпадение осадка из растворов зависит главным образом от концентрации растворенных солей и температуры раствора. К химическим породам относят галитит, калийные соли, некоторые известняки, доломит, бокситы, кремнистые породы.

Органогенные образуются в результате деятельности организмов, при этом различают фитогенные (из растений: диатомит, уголь) и зоогенные (из животных: мел, известняк, нефть).

Химический состав осадочных горных пород более разнообразен, чем исходных магматических и метаморфических пород. Это объясняется очень тонким разделением продуктов разрушения этих пород и переходом в раствор их составных частей.

Минеральный состав осадочных пород характеризуется присутствием тех минералов, которые являются устойчивыми в зоне осадконакопления или образуются при экзогенных процессах. Среди них: кварц, халцедон, опал, минералы группы каолинита (каолинит, монтмариллонит и т. д.), глауконит, силикаты железа, гидроокислы железа, марганца, аллюминия; карбонаты - кальцит, доломит, сидерит, арагонит; галоидные соединения и сульфаты - галит, сильвин, карнамит, гипс, барит, целестин, мирабинит и т. д.

К метаморфическим относятся магматические или осадочные породы, измененные в результате нагревания, давления или химических реакций. О реликтовой структуре говорят в том случае, когда в породе сохраняется текстура исходной материнской породы. Так в метаморфизованных осадочных породах сохраняется их слоистость. В условиях одностороннего давления создаются благоприятные условия для развития минералов, вытянутых в одном или двух направлениях (призматических, игольчатых и др.), а также для их упорядоченной переориентации в горных породах.

В результате образуются следующие основные виды текстур:

сланцеватая - при однообразной ориентировке пластинчатых или удлиненных зерен;

полосчатая - при линейном обособлении отделбных минералов или их скоплений;

плойчатая - когда минеральные обособления смяты в мелкие складки;

очковая или линзовидная, образованная линзовидными, параллельно ориентированными скоплениями минералов и некоторые другие.

В некоторых породах, особенно контактово - метаморфических наблюдаются массивные структуры. Формы залегания метаморфических пород в абсолютном большинстве случаев наследуются от пород исходных. исключения составляют формы залегания контактово - метаморфических пород, представленных контактовыми ореолами.

Все многообразие земных ландшафтов сформировалось под влиянием трех основных факторов: твердости горных пород, составляющих поверхность суши, их структуры и сил природы, постоянно изменяющих очертания поверхности.