§ 22. Горные породы, минералы и полезные ископаемые

Природные минеральные агрегаты постоянного состава и строения, слагающие земную кору в виде самостоятельных геологических тел и пластов.

• 1. Состав пород — представляют собой природные смеси или сплавы одного или нескольких минералов (мономинеральные или полиминеральные физические соединения).
• 2. Физическое состояние — различаются по плотности и структуре: бывают твёрдыми монолитными (гранит, базальт), рыхлыми и сыпучими (песок, галька), пластичными (глина) или пористыми (пемза, туф).
• 3. Генетическая классификация — по происхождению подразделяются на три магистральные группы: магматические, осадочные и метаморфические породы.
• 4. Геологический круговорот — породы непрерывно видоизменяются в недрах и на поверхности Земли, разрушаясь, переплавляясь и кристаллизуясь вновь на протяжении миллионов лет.

Природные твёрдые химические соединения (реже простые вещества), относительно однородные по химическому составу, кристаллической решётке и физическим свойствам.

• 1. Соотношение с породами — минералы служат фундаментальными «кирпичиками», из которых построены все горные породы (например, гранит состоит из кристаллов кварца, полевого шпата и слюды).
• 2. Мономинеральные породы — горные породы, практически целиком состоящие из одного преобладающего минерала (например, кварцит состоит из кварца, мрамор — из кальцита, гипс — из минерала гипса).
• 3. Формы нахождения — могут встречаться как в виде микроскопических зёрен в плотной породе, так и в форме правильных свободных кристаллов и самородков (алмаз, самородное золото, кристаллы горного хрусталя).
• 4. Диагностические свойства — характеризуются твёрдостью (по шкале Мооса), блеском, спайностью, цветом черты и плотностью.

Горные породы, сформировавшиеся в результате подъёма, остывания и кристаллизации высокотемпературного силикатного расплава — магмы.

• 1. Глубинные (интрузивные) породы — образуются при медленном остывании магмы в толще земной коры под большим давлением; характеризуются крупнозернистой кристаллической структурой и высокой прочностью (гранит, габбро, диорит).
• 2. Излившиеся (эффузивные) породы — образуются при излиянии магмы на поверхность суши или морское дно в виде лавы; быстрое охлаждение приводит к мелкозернистой или стекловидной структуре (базальт, андезит, обсидиан, пористая пемза).
• 3. Распространение — слагают фундамент древних материковых платформ и практически всю толщу океанической земной коры.
• 4. Химический состав — варьируют по содержанию оксида кремния: от кислых пород, богатых кремнезёмом (гранит), до основных (базальт).

Горные породы, сформировавшиеся на земной поверхности или на дне водоёмов в результате разрушения скальных пород, химического осаждения или жизнедеятельности организмов.

• 1. Обломочные породы — образуются в результате физического разрушения скал ветром, водой и морозом; подразделяются по размеру обломков от глины и песка до гравия, щебня, гальки и крупных валунов.
• 2. Химические породы — кристаллизуются при испарении перенасыщенных водных растворов в озёрах, лагунах и мелководных морских заливах (каменная соль, калийная соль, гипс, доломит).
• 3. Органические (биогенные) породы — формируются из скоплений скелетных остатков древних морских животных и отмерших растений (известняк-ракушечник, мел, каменный уголь, торф, горючие сланцы, нефть).
• 4. Слоистость — отличительной чертой осадочных толщ является выраженное послойное залегание пластов и наличие окаменелостей древней фауны и флоры.

Вторичные горные породы, образовавшиеся в толще земной коры из магматических или осадочных пород в результате глубокого изменения (метаморфизма) под воздействием колоссального давления и высоких температур.

• 1. Этимология — термин происходит от греческого слова «метаморфозис» — полное превращение, глубокая перемена.
• 2. Сущность метаморфизма — происходит перекристаллизация минералов без полного плавления породы, приводящая к образованию сланцеватой или полосчатой структуры и повышению твердости.
• 3. Примеры трансформаций — осадочный известняк превращается в кристаллический мрамор; магматический гранит — в слоистый гнейс; кварцевый песчаник — в сверхпрочный кварцит; глинистые породы — в глинистые и кристаллические сланцы.
• 4. Историческое и культурное значение — прочные и декоративные метаморфические породы (мрамор, кварцит) с древнейших времён используются в монументальной архитектуре (колонны собора Святого Марка в Венеции, античные храмы).

Природные минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в хозяйственной деятельности человека.

• 1. Топливные (горючие) ископаемые — имеют преимущественно осадочное органическое происхождение: нефть, природный газ, каменный и бурый уголь, торф, горючие сланцы.
• 2. Рудные ископаемые — служат источником для выплавки чёрных, цветных, благородных и редких металлов; приурочены к магматическим и метаморфическим породам (железные, медные, алюминиевые руды, золото, платина).
• 3. Нерудные (строительные и химические) ископаемые — используются в строительстве, химической промышленности и сельском хозяйстве (песок, глина, гранит, мрамор, поваренная соль, фосфориты, алмазы).
• 4. Месторождение — естественное скопление полезного ископаемого, разработка которого экономически целесообразна и технически возможна.
• 5. Богатства России — Россия занимает первое место в мире по запасам природного газа, железных руд и одно из лидирующих мест по запасам нефти, угля, никеля и золота.

• Минералы — это природные химические соединения или простые вещества с однородным составом и кристаллической структурой (например, кварц, полевой шпат, слюда, кальцит, галит);
• Горные породы — это природные смеси или сплавы минералов, слагающие земную кору отдельными пластами и массивами;
• Главное различие: минерал — это химическое соединение (или самородный элемент), обладающее строгой химической формулой и кристаллической решёткой, а горная порода — это физическая смесь минералов (так, гранит представляет собой механическое срастание зерен кварца, полевого шпата и слюды).

В зависимости от условий образования горные породы делятся на три главные группы:

• Магматические — образуются при остывании и кристаллизации расплавленной магмы в толще коры (глубинные — гранит) или лавы на её поверхности (излившиеся — базальт);
• Осадочные — формируются на поверхности суши и на дне водоёмов в результате разрушения скал (обломочные — песок, глина), выпадения солей из растворов (химические — каменная соль) или накопления органических остатков (органические — мел, уголь);
• Метаморфические — возникают в глубоких недрах Земли из любых других пород при воздействии сверхвысоких температур и давлений без полного расплавления (мрамор, гнейс, кварцит).

• Полезными ископаемыми называют все природные минеральные богатства земной коры, которые человек извлекает и использует в промышленности, строительстве, энергетике и сельском хозяйстве;
• Скопление полезных ископаемых на определённой площади в объёмах, пригодных для промышленной добычи, называется месторождением;
• Полезные ископаемые составляют минерально-сырьевую основу современной цивилизации: они дают топливо для транспорта и ТЭЦ, металлы для машин и станков, сырьё для химических удобрений и строительные материалы для жилья и дорог.

Земная кора состоит из горных пород и минералов. Горные породы представляют собой разнообразные по составу, плотности и происхождению минеральные комплексы (магматические, осадочные и метаморфические), а минералы являются их составными химическими элементами и соединениями. Верхнюю часть коры покрывает тонкий плодородный слой — почва.

Правильный ответ: б) магматическими.

Обоснование: Само название «магматические» прямо указывает на происхождение этих пород из расплавленного магматического вещества недр Земли. При глубинном остывании образуются интрузивные магматические породы (гранит, габбро), а при излиянии лавы вулканов на поверхность — эффузивные породы (базальт, обсидиан).

Примеры известных горных пород и их характеристика:

• Гранит — глубинная магматическая порода; плотная, кристаллическая, массивная; состоит из трёх минералов: кварца, полевого шпата и слюды; благодаря высокой прочности широко применяется как облицовочный и строительный камень;
• Базальт — излившаяся магматическая порода тёмно-серого или чёрного цвета; слагает океаническую земную кору и обширные лавовые плато; используется в дорожном строительстве и производстве каменной ваты;
• Известняк и мел — осадочные органические породы, образовавшиеся из остатков известковых раковин древних морских моллюсков и планктона; используются в строительстве, металлургии и для письма;
• Каменный уголь — осадочная горючая порода, возникшая из спрессованных отмерших гигантских папоротников и плаунов древних лесов; ценнейшее энергетическое и химическое сырьё;
• Мрамор — метаморфическая порода, образовавшаяся из известняка в условиях высокого давления и тепла; отличается красивым рисунком прожилок, легко полируется и издревле служит материалом для скульптур и отделки дворцов.

«Полезные ископаемые — это природные минеральные образования земной коры (минералы и горные породы), состав и свойства которых позволяют эффективно использовать их в хозяйственной деятельности человека (в энергетике, металлургии, строительстве, медицине и химической промышленности)».

Полезные ископаемые подразделяются на три основные категории:

• Топливные (горючие): нефть, природный газ, каменный уголь, бурый уголь, торф, горючие сланцы;
• Рудные (металлические): железная руда (магнетит, гематит), медные, алюминиевые (бокситы), никелевые, оловянные, полиметаллические руды, золото, платина;
• Нерудные (строительные, химические, поделочные): гранит, песок, гравий, глина, гипс, мрамор, известняк, поваренная и калийная соли, сера, фосфориты, драгоценные и поделочные камни (алмаз, изумруд, яшма, малахит), а также лечебные минеральные подземные воды.

Правильный ответ: 2) Верно только Б.

Доказательное научное обоснование:

• Анализ утверждения А: Утверждение неверно, поскольку горные породы испытывают механическое дробление, тектонические разрывы, растрескивание и сжатие также под действием мощных внутренних (эндогенных) сил Земли при тектонических движениях, складкообразовании и землетрясениях; слово «только» делает тезис ошибочным;
• Анализ утверждения Б: Утверждение абсолютно верно, так как суточные и сезонные перепады температуры вызывают температурное расширение и сжатие минералов, приводя к образованию трещин; вода, замерзая в порах, расширяется на 9–10% и раскалывает монолиты, а ветер переносит песчинки, обтачивая и разрушая скалы (физическое выветривание);

Вывод: верно только утверждение Б (вариант ответа 2).