Горные породы и их свойства

Горные породы — описание⚠️. Классификация по происхождению, основные характеристики☑️ и свойства твердых и мягких пород, где применяются

Термин[править | править код]

Термин горные породы состоит из неразрывного сочетания двух слов, теряющих смысл по отдельности. Однако, если термин сопровождается дополнительным определяющим словом (например: изверженная, щелочная и пр.), то слово горная может опускаться при повторении[5].

Термин горные породы в современном понимании впервые использовал в 1798 году[6] русский минералог и химик Василий Михайлович Севергин[7].

Классификация

Подразделение горных пород осуществляется по нескольким принципам.

  • Во-первых, в качестве критерия используют происхождение. В соответствии с этим их разделяют на магматические, метаморфические, осадочные. Это наиболее известная классификация.
  • Во-вторых, породы дифференцируют на основе их свойств.
  • В-третьих, критериями являются особенности строения.
  • В-четвертых, породы классифицируют в соответствии с составом, как минеральным, так и химическим.
  • В-пятых, существуют практические классификации.

Кроме того, многие подразделения включают более узкие классификации, поэтому систематика пород весьма сложна.

Что такое горная порода

Горные породы – это массы из одного либо нескольких видов минеральных компонентов, органического вещества. Они сформированы природными процессами и слагают земную кору.

В широком смысле к горным породам причисляют также воду, жидкие углеводороды и газы.

Это предмет изучения нескольких наук: литологии, петрографии, петрофизики, геохимии, геодинамики.

Термин «горная порода» ввел в научный оборот в 1798 году русский химик и минералог Василий Севергин.

Литература

Геологический словарь, Т. 1. — М.: Недра, 1978. — С. 269.

Осадочные породы

Материалы, существующие в термодинамических условиях на поверхностной части земной коры, изменялись и преобразовывались миллионами лет.

Причинами образования осадочных горных пород могут являться следующие причины или их совокупности:

  1. Переотложение продуктов выветривания и разрушения разных горных пород.
  2. Химическое и механическое выпадение осадка из водной среды.
  3. Жизнедеятельность организмов.

Как минимум три четверти материков планеты покрывают осадочные горные породы. Месторождения полезных ископаемых генетически или пространственно связаны сданной группой природных ресурсов. В осадочных образованиях нередко находят останки вымерших животных и растений, что позволяет изучать историю развития разных регионов планеты.

Распространение на поверхности земли

Осадочные породы содержат большое количество минералов, таких как кальций, доломит, гипс, ангидрит, сильвин, лимонит и других веществ. Они относятся к классу минералов осадочных пород, которые можно встретить в самых разных физико-географических условиях. К примеру, минералы присутствуют в железистой породе, а также образуются на дне водоемов и морей.

Большую площадь планеты занимает известняк.

Его особенности:

  • известняк скапливается на дне озер и морей;
  • породу можно встретить в долинах, где проходит русло рек;
  • залежи располагаются вблизи водных источников с большим содержанием извести.

Это так называемые известковые туфу. Данные породы широко распространены и носят название «траверты». Глинистые породы очень разные. Можно встретить более 50 разновидностей глины. Материал отличается по содержанию минералов и химических органических примесей. В породе присутствуют частицы, размером от 0,01 до 0,001 мм.

Условия образования

Горные осадочные породы представлены на планете в огромном разнообразии. В зависимости от условий образования их классифицируют на следующие группы:

  • обломочные или механические отложения;
  • химические осадки;
  • органогенные.

Материалы обломочного типа образовались при физическом выветривании под воздействием ветра, воды, знакопеременных температур. Данные породы подразделяют на рыхлые и цементированные. К первой категории относятся песок, графий и глина, которые образовались при выветривании изверженных и осадочных горных пород.

Причиной образования химических осадков послужило выпадение солей в процессе испарения воды в водоемах. Примерам таких материалов являются гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы. Для образования органогенных пород необходимы продукты жизнедеятельности и отмирания водных организмов. К данным породам относятся разные типы известняка, мела, диатомита и трепела.

Метеориты[править | править код]

Метеори́т — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта. Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов. Крупнейший из найденных метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчётам, составлял около 60 тонн)[8]. Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год[9]. Существование метеоритов не признавалось[10] ведущими академиками XVIII века, а гипотезы внеземного происхождения считались лженаучными. Утверждается, что Парижская академия наук в 1790 г. приняла решение не рассматривать впредь сообщений о падении камней на Землю как о явлении невозможном. Во многих музеях метеориты (в терминологии того времени — аэролиты) изъяли из коллекций, чтобы «не сделать музеи посмешищем»[9][11]. Изучением метеоритов занимались академики В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, известные энтузиасты исследования метеоритов П. Л. Драверт, Л. А. Кулик и многие другие.В Российской академии наук сейчас есть специальный комитет, который руководит сбором, изучением и хранением метеоритов. При комитете есть большая метеоритная коллекция.

Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений). Они состоят в основном из силикатов: оливинов (Fe, Mg)2[SiO4] (от фаялита Fe2[SiO4] до форстерита Mg2[SiO4]) и пироксенов (Fe, Mg)2Si2O6 (от ферросилита Fe2Si2O6 до энстатита Mg2Si2O6). Подавляющее большинство каменных метеоритов (92,3 % каменных, 85,7 % общего числа падений) — хондриты. Хондритами они называются, поскольку содержат хондры — сферические или эллиптические образования преимущественно силикатного состава. Большинство хондр имеет размер не более 1 мм в диаметре, но некоторые могут достигать и нескольких миллиметров. Хондры находятся в обломочной или мелкокристаллической матрице, причём нередко матрица отличается от хондр не столько по составу, сколько по кристаллическому строению. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий. Поэтому считается, что хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружающего Солнце, путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием. Ахондриты составляют 7,3 % каменных метеоритов. Это обломки протопланетных (и планетных[[{{{1}}}|?]]) тел, прошедшие плавление и дифференциацию по составу (на металлы и силикаты). Железные метеориты состоят из железо-никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений. Железо-силикатные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений). Ахондриты, железные и железо-силикатные метеориты относят к дифференцированным метеоритам. Они предположительно состоят из вещества, прошедшего дифференцировку в составе астероидов или других планетных тел. Раньше считалось, что все дифференцированные метеориты образовались в результате разрыва одного или нескольких крупных тел, например планеты Фаэтона. Однако анализ состава разных метеоритов показал, что с большей вероятностью они образовались из обломков многих крупных астероидов. Ранее выделяли ещё тектиты, куски кремнистого стекла ударного происхождения. Но позже оказалось, что тектиты образуются при ударе метеорита о горную породу, богатую кремнезёмом[12].

См. также

  • Текстура горных пород
modif.png Эта страница в последний раз была отредактирована 13 декабря 2019 в 12:44.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.

Возраст горных пород

Одна из основных задач геологических наук состоит в определении возраста пород. С этой целью применяют две группы методов: относительные и абсолютные.

Первые подразумевают определение возраста пород относительно друг друга. То есть таким способом выясняют, какие породы моложе, какие древнее. Данная группа включает два метода: стратиграфический и палеонтологический.

Оба они основаны на том, что в земной коре породы залегают слоями.

Стратиграфический метод подразумевает изучение их взаимного расположения. Если на протяжении геологической истории их последовательность не была нарушена тектоническими процессами, то самые верхние слои будут иметь наиболее молодой возраст.

В палеонтологическом методе используют ископаемые органические остатки. Он основан на обнаруженных Смитом закономерностях: слои одного возраста содержат остатки идентичных видов, органические остатки расположены в вертикальном направлении в определенном порядке.

Методы установления абсолютного возраста используют для выяснения точного возраста пород. Это осуществляют путём использования входящих в их состав радиоактивных элементов, которые подвергаются со временем распаду. Данный процесс протекает внутри породы постоянно и с одинаковой скоростью и никак не зависит от изменения внешней среды. Находящиеся в ней радиоактивные вещества распадаются природным путём на элементарные частицы. Точный возраст породы в сотнях, тысячах, десятках тысяч и миллионах лет определяется путем расчета отношения массы вновь образованного элемента к массе какого-либо используемого изотопа из ряда радиоактивных элементов (238U, 232Th, 235U, 87Sr, 40K, 3H, 14C).

Выбор конкретного изотопа из них определяется периодом его полураспада. Так,

чтобы рассчитать возраст молодых пород, применяют изотопа углерода 14С. С учетом его высокой скорости распада данный метод используют для древесины, торфа и т. д. в пределах 50 тыс. лет. Изотопы с длительным периодом полураспада (уран-свинцовый, свинец-свинцовый, торий-свинцовый, калий-аргоновый, самарий-неодимовый, рубидий стронциевый и др. методы) подходят для пород с диапазоном формирования более 3,5 млрд. лет. С применением рубидий-стронциевого и уран-свинцового методов выясняют возраст в пределе 100 млн. – 5 млрд. лет.

Классификация магматических пород

В глубинной магматической породе минералы расположены равномерным слоем зерен. Такие образования делятся на две крупные подгруппы:

  1. Интрузивная, включая гранит, диорит, габбро.
  2. Эффузивная, то есть вулканическая, включая адезит, базальт, дацит, липарит.

Эффузивные

Эффузивные горные породы — магматиты, которые образовались после застывания на поверхности планеты или около нее лавы, излившейся из вулканических каналов и трещин.

Материалы данного типа, как правило, содержат вулканическое стекло, мелкие кристаллы, более крупные порфировые выделения.

Вулканические породы характеризуются следующими признаками:

  • порфировой структурой, то есть образованием только отдельных кристаллов;
  • основной массой в виде плотной или аморфной структуры;
  • наличием большого количества мелких пустот;
  • текстурой течения, представляющей собой ориентировку отдельных элементов материала, полосчатое распределение окраса или овальную форму уплощенных и вытянутых пустот;
  • частое присутствие столбчатых структур.

Эффузивные горные породы отличаются в зависимости от окраса. Материалы могут обладать разной интенсивностью цвета — от светлых к темным оттенкам. Также вулканические магматиты характеризуются разным минеральным составом в зависимости от условий происхождения.

Интрузивные

Интрузивные горные породы — магматиты с полнокристаллической структурой, причиной формирования которых послужило застывание магмы в толще земной коры и мантии.

Данным типом горной породы созданы геологические тела, которые обладают разной формой и размерами. Их границы характеризуются резким сечением относительно вмещающих толщ. Встречаются и сонаправленные породы такие, как силлы. При перепадах температуры магмы и окружающих толщ в пределах интрузий возникают контактовые ореолы измененной горной породы.

В зависимости от глубины залегания среди интрузивных материалов выделяют следующие разновидности:

  1. Абиссальные или платонические, образующиеся на самой большой глубине, включая гранит, диорит, габбро.
  2. Гипабиссальные породы, которые сформировались на небольшой глубине и поверхностных областях, в виде габбро-порфиритов, гранит-порфиров.
  3. Мезоабиссальные материалы, характерные для средней глубины залегания породы.

Месторождения

Месторождениями называют естественные скопления минерального вещества в недрах либо на поверхности, сформированные в результате геологических процессов, и по количеству, горнотехническим условиям, качеству целесообразные для промышленной разработки.

Месторождение

Существует несколько классификаций месторождений.

Во-первых, их подразделяют по фазовому состоянию слагающих веществ на твердые (кристаллы, горные породы, минералы), газовые (гелий, углеводородные газы, неон, криптон, аргон), жидкие (углеводороды, воды).

Во-вторых, в качестве критерия классификации используют способы промышленного использования. На основе этого выделяют рудные (металлические), нерудные (неметаллические: химическое, металлургическое, агрономическое, строительное, техническое сырье), горючие (углеводороды, сланцы, угли, торф), гидроминеральные (воды).

В-третьих, месторождения классифицируют на основе сложности геологического строения.

  • 1 группа. Характеризуется простым строением, крупными, реже средними телами полезных ископаемых с устойчивыми мощностью и строением, выдержанным качеством и равномерным распределением целевых компонентов, залегающих со слабыми нарушениями либо без них.

  • 2 группа. Имеет сложное геологическое строение, нарушено залегающие крупные и средние тела с невыдержанным качеством и неравномерным распределением элементов либо неустойчивыми мощностью и строением. Также сюда входят месторождения простого строения, но со сложными условиями разработки.

  • 3 группа. Месторождения с особо сложным строением, сильно нарушено залегающими средними и мелкими телами изменчивой мощности и строения либо неравномерно распределенные и с невыдержанным качеством компонентов.

  • 4 группа. Имеют чрезвычайно нарушено залегающие средние или мелкие тела, которые характеризуются резкой изменчивостью строения и мощности, неравномерным качеством и прерывистым распределением компонентов.

Еще тесты

  • Анатомия
  • Английский язык
  • Астрономия
  • Биология
  • Физика
  • История
  • Педсовет
  • Естествознание
  • Финансы и кредит
  • Правоведение
  • Товароведение
  • Экономика
  • Социология
  • Маркетинг
  • Обществознание
  • Культурология
  • Математика
  • Философия
  • Литература
  • Психология
  • Политология
  • Делопроизводство
  • Бухгалтерия
  • ОБЖ
  • Орфография
  • География
  • Биографии
  • Пунктуация
  • Краткие содержания
  • Химия
  • Русский язык
  • Менеджмент

Последние результаты

Проницаемость

Проницаемость характеризует взаимодействие бурового раствора с горными породами в процессе бурения скважин. Эта категория свойств включает 4 характеристики:

  • фильтрацию;
  • диффузию;
  • теплообмен;
  • капиллярную пропитку.

Первое свойство данной группы является определяющим, так как влияет на степень поглощения бурового раствора и разрушение пород в зоне перфорации. Фильтрация вызывает набухание и потерю устойчивости пластов глинистых горных пород после первичного вскрытия. На этом параметре основаны расчеты по добыче нефти и газа.

Применение

Горные породы имеют повсеместное использование. Они являются основным источником большинства ресурсов: топлива, строительных материалов, металлов, химического, технического сырья и т. д. Кроме того, сами породы применяются во многих сферах:

  • строительной: габбро, базальты, диабазы, андезиты, граниты, порфиры, липариты, обсидиан, пемза, перлит, туфы, а также большинство осадочных и метаморфических пород;

  • химической: базальты, андезиты, пемза, перлит;

  • приборостроении: базальты, пемза, перлит.

Как было отмечено выше, многие породы являются рудами или содержат их:

  • габбро: железо, титан, ванадий, никель, медь, сера;

  • пироксениты: железо, платина;

  • перидотиты: железо, платина;

  • дуниты: платина;

  • пегматиты: золото, олово и др.

К тому же некоторые элементы и сырье имеют осадочное происхождение (медь, золото и т. д.) метаморфические породы также могут содержать ценное сырье (уголь, битумы и др.).

Существует классификация пород в качестве объектов разработок. Она подразумевает их подразделение на: скальные, мягкие, плотные, разрушенные, полускальные, сыпучие, обладающие горно-технологическими параметрами.

Данные свойства представляют совокупность физических и горно-технологических параметров пород, обуславливающих их поведение при разработке месторождений. Это комплексные показатели, которые применяют для нормирования труда, расчета производительности агрегатов и т. д. Они включают абразивность, твердость, крепость, буримость, взрываемость.

Кроме того, существуют более детальные классификации, основанные на каком-либо конкретном горно-технологическом свойстве. Так, классификация по прочности, применяемая в строительной сфере, подразумевает подразделение пород на прочные, средней и низкой прочности. По плотности породы дифференцируют на легкие и тяжелые. Также существуют и прочие специфические строительные классификации, например, по степени истираемости и др.

Физико-технические характеристики пород обуславливают метод разработки их месторождений и служат источником данных для инженерной геологии и разведочной геофизики.

Наконец, законы изменения данных параметров пород под влиянием внешних факторов применяют для создания технологий их переработки.

Физические свойства горных пород, сфера их применения

Физические свойства горных пород — внутренние особенности, которыми характеризуется конкретная горная порода, объясняющие ее отличие или общность с другими горными породами и проявляющиеся в виде ответной реакции на воздействие внешних физических полей или сред.

Численным выражением физического свойства горной породы являются размерные или безразмерные параметры в форме коэффициента, показателя, характеристики, то есть количественная мера этого свойства.

Различают скалярные и тензорные физические параметры материалов. Из-за многообразия минерального состава, структур, многофазности, генезиса горные породы обладают широким диапазоном значений физических свойств. На протяжении многолетнего периода изучения удалось определить стандартные методы измерений физических свойств горных пород с указанием состава и строения материала.

В физике горных пород принята классификация, в которой выделяются основные группы физических свойств, зависящие от типа внешнего физического поля:

  • плотностные;
  • механические;
  • тепловые;
  • электрические;
  • магнитные;
  • волновые;
  • радиационные;
  • гидрогазодинамические.

С помощью основных независимых физических параметров сопоставляют, совместно рассматривают и анализируют разные горные породы. К данным характеристикам относятся:

  • объемная масса;
  • пористость;
  • прочность на сжатие;
  • прочность на растяжение;
  • модуль продольной упругости;
  • коэффициент относительных поперечных деформаций;
  • коэффициент теплопроводности;
  • удельная теплоемкость;
  • коэффициент линейного теплового расширения;
  • удельное электрическое сопротивление;
  • относительная диэлектрическая проницаемость;
  • относительная магнитная проницаемость.

Паспорт горных пород по физическим свойствам представляет собой унифицированную цифровую запись базовых физических параметров определенной горной породы. Основные параметры обязательны к определению и являются общим фундаментом в науке, которая изучает все горные породы.

Изменение одного физического параметра конкретного материала каким-либо способом, влечет увеличение или уменьшение величины остальных характеристик. Взаимосвязь между физическими свойствами горных пород позволяет на основании имеющихся данных определить остальные параметры.

Горные породы для современного человечества обладают в первую очередь прикладным, утилитарным значением. Но также высоко ценятся и декоративные качества многих природных ископаемых. В хозяйственном комплексе натуральные материалы применяются в различных направлениях деятельности человека.

Большое значение горные породы имеют для промышленности и других сфер:

  • Из габбро извлекают железо, титан, ванадий, никель, медь, серу, а пироксениты служат источником железа и платины.
  • Гранит, мрамор, базальт применяется в качестве декоративной отделки, кирпич и бетон служат популярным строительным материалом.
  • Из щебня, бетона, битума оснащают дороги, трассы и тротуары.
  • В качестве источника энергии используется уголь, торф, радиоактивное сырье.
  • Из песка и песчаника производят стекло, силикатный кирпич, бетон, дорожные покрытия.
  • Доломит является одним из компонентов при производстве резины, фарфора, фаянса.
  • Из известняка изготавливают соляную, уксусную кислоту, ацетилен, каустическую соду, карбид кальция, цемент.

Высоким спросом в хозяйственной деятельности пользуется глина. Натуральный материал идет на производство черепицы, посуды, кирпича, фарфора и фаянса. Специальные разновидности глин используются в косметологии и медицине. Многие горные породы применяются в сельском хозяйстве для удобрения и обработки почв. Горные минералы необходимы для производства продукции пищевой, химической отрасли, машиностроения, приборостроения. Кроме того, горные породы используются для изготовления скульптур, памятников, различных архитектурных форм.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...