Гірська порода: види гірських порід. Гірські породи за походженням. Типи гірських порід

Протягом багатьох століть головним будівельним матеріалом була гірська порода. Види гірських порід люди вибирали залежно від їх особливостей, фізичних властивостей, міцності, щільності, зношуваності і т. Д. Оскільки вручну обробляти камінь не так-то просто, в стародавні часи з нього зводили тільки найважливіші об`єкти, наприклад, палаци, оборонні споруди, культурні пам`ятники. Саме з таких природних матеріалів побудовані легендарні єгипетські піраміди, Велика китайська стіна, піраміда ацтеків, Тадж-Махал і інші знамениті споруди, які є чудесами світу.

Характеристика

Різні камені є не випадковим скупченням мінералів, а їх закономірною асоціацією. Визначення гірських порід можна сформулювати наступним чином: це агрегати мінералів природного походження з постійним будовою і складом. Вперше цей термін був використаний російським хіміком і мінералогом В. М. Севергиним в 1798 році. Залежно від міцності, декоративності, щільності, пористості, морозостійкості та інших характеристик, мінерали знаходять різне застосування. В основному в будівельних роботах використовуються гірські породи.

Класифікація гірських порід

Залежно від способу їх утворення, всі мінерали можна розділити на три великі групи. Вчені виділяють осадові, магматичні і метаморфічні породи, до окремого класу відносять мантійний тип. Це закономірні асоціації різних речовин і мінералів, з яких складається значна частина земної кори.

Протягом багатьох століть вулканічні викиди злежуються і накопичуються, магма остигає і твердне. Таким чином утворюються магматичні гірські породи, що залягають у верхній мантії і в земній корі на різних глибинах.

Уламки різного походження утворюють осадовий тип. Фахівці, завдяки аналізам, визначають тип середовища, в якому відкладалися матеріали, особливості їх походження, вид агентів, переносили їх і т. Д.

Метаморфічні породи з`являються при зміні магматичних і осадових видів в товщі земної кори. Такі камені мають свій унікальний хімічний склад, але в основі лежить материнський мінерал, з якого вони були утворені. Всі метаморфічні процеси в основному відбуваються в надрах земної кори.

Є й мантійні породи, які спочатку були магматичного походження, але потім зазнали істотних змін в мантії.

Магматичні гірські породи

Дослідники виділяють два основних типи магматизму: еффузівний і інтрузивний. Вони розрізняються за місцем застигання магми, а також характером її руху. Крім цих двох, існують ще жильні і гіпабіссальних магматичні породи, які відносяться до проміжних типам. Вони дають дайки і жили, утворюючи в тріщинах інших каменів при застиганні магми.

Інтрузивні, або плутонічні породи проходять тривалий процес освіти, який може тривати більше тисячоліття. Вони можуть містити кристали величезних розмірів, оскільки магма дуже повільно остигає на великій глибині. Хоча плутонічні породи спочатку знаходяться в самих надрах земної кори, при її вивітрюванні і піднятті вони дуже часто перевтілюються в гірські масиви. Яскравим прикладом служить гора Шпіцкоппе в Намібії. Головними мінералами цього типу є граніт, лабрадорит, сієніт, габро.

Магматичні породи еффузівного (вулканічного) типу утворюються при виверженні вулкана, тобто коли магма виходить на земну поверхню. Вони не створюють великих кристалів з причини прискореного охолодження. Яскравим прикладом породи такого типу служать ріоліти і базальти. З них в давнину часто робили різні скульптури, пам`ятники.

Осадові мінерали

Уламкові, хемогенние і органогенні - це основні осадові типи гірських порід. Вони різняться в залежності від способу походження і формуються на земній поверхні. Уламковий тип утворюється завдяки цементування і злежування окремих уламків різних гірських порід. Яскравим прикладом таких мінералів можуть послужити пісковики та конгломерати. У Барселоні є масив Монсеррат, ось він якраз і є конгломератом, оскільки складається з скріплених вапняковим цементом кругляків.

Хемогенние типи гірських порід формуються з мінеральних часток, що випали осадом у воді. Саме на підставі мінерального складу відбувається класифікація каменів. Найпоширенішим представником хемогенние є вапняк. Наприклад, в Австралії є пустеля пінаклі, утворена якраз з цієї породи. Органогенний тип багато в чому схожий на вугілля, тому як він теж формується завдяки злежування останків тварин і рослин. Всі осадові породи характеризуються трещиноватостью, пористістю і розчинність у воді.

Метаморфічні мінерали

Класи гірських порід дуже часто досить умовні. До метаморфічних типу можуть належати мінерали як осадового, так і магматичного походження. Вони мають різну ступінь інтенсивності процесів трансформації. Якщо вона низька, то метаморфизм дозволяє визначити материнську породу, а ось при високому ступені зробити подібне просто неможливе. Такі мінерали змінюють свій склад і текстуру. З цієї причини метаморфічні породи поділяють на сланцеватие і несланцеватие, а в залежності від умов утворення виділяють три великі групи: регіонального, гидротермального і контактового метаморфізму.

Іноді так трапляється, що величезні валуни каміння піддаються впливу ззовні, наприклад, низьких або високих температур, тиску. Яскравим прикладом можуть послужити гнейси. Ось такі мінерали можна вважати регіональними. Гідротермальний метаморфизм відбувається за участю термальних джерел. Мінерали контактують з багатою іонами гарячою рідиною, пробирається по тріщинах гір, при цьому відбувається хімічна реакція, яка змінює склад гірських порід. Як приклад можна привести кварцит, часто формується по известнякам. Існує й контактовому метаморфизм. У цьому випадку на гірські породи впливають хімічно і підвищенням температури інтрузивні магматичні маси.

Властивості гірських порід

Розрізняють декілька властивостей мінералів, і всі вони важливі в тій чи іншій мірі. Якщо вони використовуються в якості облицювального матеріалу, то в першу чергу увага звертається на їх естетичну привабливість. У деяких випадках декоративність каменя дуже важлива, підбирається його малюнок, колір. Від показника щільності залежить те, скільки важить гірська порода. Види гірських порід бувають легкими і важкими. У першому показник щільності - до 2200 кг / м³, а у других - більше 2200 кг / м³. Якщо камінь вибирається для будівництва споруди, то тут потрібно враховувати його вагу, ніж він щільніше, тим важче вийде конструкція. Цей параметр залежить від складу породи, пористості.

Одним з найважливіших властивостей каменю (Особливо якщо говорити про будівництво) є міцність. Від неї залежить зносостійкість матеріалу. Чим міцніше мінерал, тим довше він збереже свій первісний вигляд. У зв`язку з цим, всі камені ділять на три групи: низької, середньої міцності і міцні. Тут все залежить від складу породи, а саме від твердості мінералів. До міцним камінню можна віднести габро, граніт, кварцит, до середніх - вапняк, мармур, травертин, низькою міцністю володіють туфи, пухкі вапняки.

Різні види гірських порід володіють різним ступенем пористості. Від цієї характеристики залежить кислотно-і солестойкость, водопоглощаемость каменю. На пористість особливу увагу варто звертати в тому випадку, якщо певна порода обрана в якості облицювання. Цей показник визначає довговічність матеріалу, його полируемость, міцність, декоративність, теплопровідність, оброблюваність і т. Д. Чим вище пористість, тим менше вага каменя, він краще обробляється, але в той же час знижується його обсяг, фортеця, погіршується полируемость.

Показник водопоглинання породи теж дуже важливий. Від нього залежить морозо-, кислото- і солестойкость матеріалу. Вода, що потрапила в пори, при замерзанні збільшується в об`ємі, створює тиск, через що в результаті утворюються тріщини. Те ж саме відбувається і з соляними розчинами, які сприяють зростанню кристалів, що створюють додатковий тиск. Якщо пористість мінералу низька, то в ньому з`являються тріщини, в деяких випадках він може навіть розколотися. У пористих каменях тиск рівномірно розподіляється, і ніякі тріщини не з`являються.

На процес зміни гірських порід в чому впливає їх кислотостійкість. Кислоти можуть перетворювати і навіть руйнувати деякі мінерали. Тому при виборі каменю для зведення споруд потрібно враховувати і цей факт. Наприклад, соляна кислота становить серйозну загрозу для мармуру, доломіту, травертину. А ось вапняк і граніт характеризуються відмінною кислотостойкостью, тому до сьогоднішніх днів збереглося так багато культових конструкцій з цих матеріалів.

Процеси перетворення

Величезні валуни, величні гірські масиви справляють враження могутніх велетнів, над якими не владний час і різні фактори ззовні. Здається, вони зберігають первісний вигляд протягом століть і тисячоліть, але це зовсім не так. З часом зазнають суттєвих змін будь гірські породи. Класифікація гірських порід дозволяє визначити, як довго мінерали зберігають свій первісний вигляд, що саме робить на них найбільший вплив.

Склад каменю змінюється протягом тривалого періоду. Перетворення гірських порід може носити природний або антропогенний характер. На стан каменів впливають такі фактори, як талі або підземні води, дощі, вітер, сонце, високі та низькі температури. Руйнування гірських порід природним способом відбувається дуже повільно, але його неможливо зупинити. Дощ і вітер вимивають і вивітрюють як верхні шари, так і підземні ландшафти. Поступово вони змінюють не тільки форму, а й склад мінералів.

Антропогенні процеси пов`язані з діяльністю людини. Руйнування гірських порід може проводитися за допомогою техніки. Наприклад, неодноразово будівельні бригади розчищали території для зведення споруд, при цьому прибираючи частина гірських масивів. Звичайно, така діяльність руйнує природний ландшафт, надає нею негативний вплив. Пошкоджені гірські породи дають тріщини, через це відбуваються обвалення, обвали. Людина набагато швидше може змінити вигляд покладів мінералів, ніж природні фактори.

Таким чином, абсолютно всі гористі місцевості з часом змінюють свій зовнішній вигляд. Швидкість їх трансформації багато в чому залежить від зовнішніх умов, складу породи, сили, ступеня і тривалості впливу. На процес перетворення також впливає клімат місцевості, в якій розташовуються камені.

Кругообіг порід

Геологічні процеси утворення магматичних, осадових і метаморфічних мінералів зав`язані в певний цикл. Починається все з того, що магма виливається, поступово остигає і застигає, при цьому формується магматична гірська порода. Види гірських порід змінюються, як тільки опиняються на земній поверхні. Вітер, вода, перепади температур утворюють осадовий тип мінералів. Камені дробляться, вивітрюються, переносяться з місця на місце, зупиняючись в осадових басейнах. Саме там фрагменти порід завершують свій шлях, злежуються і перетворюються в осадовий тип мінералів. З часом гірські масиви занурюються на велику глибину, піддаючись впливам тектонічних процесів. Все це призводить до утворення метаморфічних порід. При високій температурі і сильному тиску мінерали плавляться, перетворюючись на магму. З часом вона застигає, формуючи магматичну породу, і процес формування каменів починається спочатку.

Петрологія і петрографія

Як на мікро-, так і на макрорівні проводяться дослідження мінералів. У першому випадку вивчаються лише невеликі частинки певних порід, їх прозорі і напівпрозорі спиляти. Це дозволяє встановити характеристики та властивості мінералів. У другому випадку вчені розглядають всі гірські породи в сукупності, тому як вони утворюють певний елемент земної кори. Дослідникам вдається визначити історію, особливості та приблизну дату їх формування.

Походження гірських порід вивчають дві дисципліни: петрологія і петрографія. Перша наука досліджує хімічний і мінералогічний склад каменів, умови їх залягання, текстуру і структуру. Петрологія визначає також геологічні формації, що становлять основну частину земної кори. Петрографія же займається класифікацією та описом різних порід, це більше описова наука. Вона вивчає окремі зразки каміння, їх структуру і склад. Петрографи працюють з прозорими і напівпрозорими зрізами, за допомогою мікроскопа досліджують властивості їх компонентів. Також вчені можуть працювати із зразками гірських порід значних розмірів.

Виділяють кілька рівнів дослідження мінералів. Спочатку вчені займаються складанням геологічних карт, потім проводяться польові, петрографические і геохімічні дослідження. Всі вони доповнюють один одного і дозволяють скласти повну картину. Польові дослідження дозволяють визначити структурні особливості, положення мінералів, встановити приблизні часові рамки їх виникнення. Петрографічні праці визначають, які існують гірські породи за походженням, яке процентне співвідношення в них мінералів.

Більш складною наукою є петрологія. Необхідність у спеціальних і більш глибоких дослідженнях виникла в результаті накопичення величезної багажу знань. До гірських порід відносяться різні види мінералів, які відповідають осадовому, магматичних і метаморфічних типу. І кожен з них є предметом вивчення певної гілки згаданої дисципліни. Так, науку про осадові мінералах цікавить текстура і склад солей, вапняків, пісковиків, конгломератів та інших каменів осадового походження. Магматична петрологія розглядає мінерали, викристалізувалися з розплавленої магми. Метаморфічна наука вивчає мармур, сланці, гнейси та інші породи, утворені в ході трансформації.

Крім усього іншого, вчені також займаються геохімічними дослідженнями. Вони дають загальне уявлення про хімічний склад породи, її вік, місце походження, мінеральних фазах, температурі і тиску, при яких вона формувалася.

Найпоширеніші гірські породи

На нашій планеті є величезна кількість покладів самих різних мінералів. Більшості з них люди знайшли практичне застосування. Деякі породи більш затребувані, деякі менш. Поговоримо про камені, найчастіше використовуваних людиною.

Граніти

Мабуть, це найпоширеніший камінь, що складається з кварцу, польових шпатів, слюди. Граніт має зернисто-кристалічну структуру, ділиться на три категорії: дрібно-, середньо- і крупнозернистий. Камінь має найрізноманітніші відтінки, самими рідкими вважаються блакитно-зелений, світло-сірий і бордовий. Граніт відмінно піддається поліровці, деякі його різновиди піддають термічній обробці. Робиться це для створення додаткових декоративних ефектів. Експлуатаційні властивості і механічні показники граніту оцінюються дуже високо, тому камінь використовується для облицювання фасадів споруд, набережних, при будівництві цокольних конструкцій. Камінь використовується і для створення скульптур.

Пісковики

Ще одна популярна гірська порода. Види гірських порід залежать від способу утворення. Пісковики відносяться до осадового типу, оскільки складаються з зцементованого піску. У природі зустрічаються камені самих різних кольорів: зелені, жовті, сірі, червоні, бурі. Для декоративних цілей найчастіше використовуються дрібнозернисті коричневі, червоні та зелені пісковики. В основному вони йдуть на облицювання будівель.

Мармур

Належить до зернисто-кристалічної породи, з`явився в результаті впливу на доломіт і вапняк високої температури і тиску. Мармур володіє високими декоративними властивостями, він добре піддається обробці. Так, шліфування мінімізує чіткість і яскравість, полірування, навпаки, підсилює малюнок, сколювання освітлює фон. Камінь буває кольоровий, сірий і білий.

Сланець

Камінь утворився через сильний ущільнення глини, перекристалізованого під одностороннім сильним тиском. Сланці здатні розколюватися на дуже тонкі пластини, за кольором зустрічаються червоно- і сіро-коричневі, темно-сірі, чорні екземпляри. Цей декоративний і довговічний матеріал, що не вимагає ніякої обробки, використовується для внутрішнього і зовнішнього облицювання.

Напівкоштовні камені

Такі гірські породи, як малахіт, онікс, лазурит, опал і яшма, цінуються більше за інших, тому що вони рідше зустрічаються в природі. Ці камені йдуть на виготовлення прикрас, декоративних фігур, невеликих елементів інтер`єру.