Горные породы: использование с древних времён и до наших дней

• Доклады
• География
• Горные породы

На нашей планете в недрах земли огромное количество ископаемых, их принято называть горными породами. В основном горные породы состоят из совокупности минералов, которые находятся в земной коре.

К горным породам относят не только твердые тела, но и воду, природный газ и нефть.

Термин «горные породы» ввел в 1798 году геолог В.М. Севергин. Данный термин обобщил все известные на тот момент науки по изучению земной коры и пород, которые в ней есть.

Горные породы часто классифицируют по составу:

• Кислые
• Основные
• Щелочные

Существует три класса горных пород.

Магматические горные породы

Название пошло от того, что данный класс горных пород образуются с магмы. Такие породы обычно очень твердые и находятся глубоко в земле, где преобладают высокие температуры.

К данному классу породы относят гранит, который составляет самый больший процент встречаемых на Земле горных пород.

Гранит образуется не в чистом виде, в его составе очень много цветных и драгоценных металлов.

Если магма застывает в недрах земли, то порода образуется с крупными кристаллами, если же она выливается наружу и застывает на поверхности, то данная порода имеет мелкую кристаллическую структуру.

Минералы

Минералы – это самородные, устойчивые химические элементы, с уникальными физическими и химическими признаками. Они формируются в результате сложных природных процессов. А в настоящее время человечество научилось выращивать их в лабораториях, на морских фермах и заводах. Минералы образуют горные породы.

Одним из примеров, как человек использует знания о минералах для собственных нужд, является искусственное производство жемчуга. На специальных морских фермах создаются условия, максимально приближенные к естественным. Полученный таким образом жемчуг ни в чем не уступает натуральному и обладает аналогичными характеристиками.

В природе встречается несколько форм минералов:

• твердые (золото, алмаз);
• жидкие (ртуть, нефть);
• газообразные (сероводород, углекислый газ).

Твердые минералы, в свою очередь, могут быть кристаллическими (кварц) и аморфными (все разновидности смол, опал). В основе кристаллических минералов лежат многочисленные кристаллы, в то время как аморфные минералы не имеют их в своем составе.

Свойства минералов во многом зависят от их строения. Так, один и тот же элемент способен образовывать различные формы минералов. К примеру, углерод может создавать два совершенно разных соединения, с противоположными свойствами: мягкий и пластичный графит и самый твердый в мире минерал – алмаз.

ТОП-3 статьи

которые читают вместе с этой

Горные породы

Магматические горные породы

Осадочные горные породы — примеры

Осадочные породы

Данный вид пород образуется в основном на поверхности земли. Образование происходит в то время, когда осадки собираются на дне водоема или на суше, под действием сил земного притяжения.

Осадочные породы делят на три подвида:

Химические

Такие породы образуются в основном на дне водоема с калия и соли. Как раз эти породы и называют калиевыми солями, которые мы часто используем в промышлености.

Органические (органогенные)

Данный подвид пород образуется с остатков растений и животных на дне водоема. Такие осадки могут собираться миллионы лет, прежде чем образовать породу. Органические осадочные породы составляют 70% всей поверхности земли. К ним относят известняки, горючие породы и фосфориты.

Обломочные

Такие породы обрели свое название, за счет того, что они образуются с обломков различных пород. В основном такие породы образуются с мелкого дробления пород, они часто используются в промышлености, а точнее в строительстве. К таким породам принято относить песок, щебень, гальку и глину.

Популярные темы сообщений

• Цветные металлы
  Такие природные материалы, как цветные металлы, отлично вписались в жизнь человека. Именно они стали незаменимой частью абсолютно любого производства, особенно там, где используется техника. Металл, как материал достаточно прост и имеет свои
• Морская капуста (ламинария)
  Растения в океане могут быть твердыми, мягкими, слизистыми или даже вкусными. Они бывают разного цвета и часто имеют странные названия, такие как морской салат или фартук дьявола. Сотни видов растут по всему миру, но морская капуста,
• Неметаллы
  Неметаллы представляют собой особые химические элементы. Еще совсем недавно эти элементы называли металлоидами. Они отличаются тем, что из- за небольшого радиуса атома, а также присутствия трех и более отрицательно

Камни и плиты

Стеновые камни

получают из туфов и пористых известняков пу­тем выпиливания механизированным способом из массива горной породы или распиловки блоков-заготовок. Камни применяют для кладки наружных и внутренних стен и перегородок.

Основные размеры стеновых камней: 390х190х188; 490х240х188;

390х190х288 мм. Каждый такой камень заменяет в кладке 8-12 кир­пичей. Целесообразно изготовлять и применять стеновые блоки

объ­емом не менее 0,1 м3 из туфа, известняка, доломита, песчаника или пористого андезита (рис. 3). Укрупнение камней уменьшает затраты труда, позволяет перейти к индустриальным методам строительства. Стены из мелкопористого природного камня не требуют наружной штукатурки или облицовки.

Рис.3. Блоки:

а) колотый; б) тесаный; в) пиленый

Для наружных стен применяют камни плотностью не более 2300 кг/м3 Водопоглощение камня должно быть не более 30%, морозо­стойкость — не менее 15.

Для облицовки гидротехнических сооружений, набережных, устоев мостов, цокольной части монументальных зданий приме­няют камни и плиты

из гранита и других изверженных пород, которым свойственна высокая морозостойкость, прочность и твердость. Камни для облицовки могут быть плитообразные (толщиной 15-25 см), утолщенные пирамидального вида (толщи­ной 30 см и более).

Наружная облицовка

зданий может выполняться из атмосферостойких осадочных пород (известняков, доломитов, песчани­ков, туфов), которые легче поддаются обработке и экономнее гранитных пород. Для внутренней облицовки общественных зда­ний и сооружений (например, станций метрополитена) широко используют плиты, получаемые из хорошо распиливающихся пород: мрамора, ангидрида, гипса.

Плиты для наружной облицовки имеют толщину 4-8 см, для внутренней — 1,2-4 см. Применение алмазных резцов позволяет изготовлять тонкие (5-10 мм) экономичные плиты, стоимость ко­торых в 2-4 раза ниже, чем обычных. Тонкие плиты находят ши­рокое применение, особенно для внутренней облицовки.

Специальные облицовки

применяют для защиты от коррозии и действия высоких температур. Для защиты от растворов кислот (кроме плавиковой и кремнефтористоводородной) используют андезит, гранит, сиенит, диабаз, кварцит, кремнистый песчаник и другие кислотостойкие породы.

Цокольные плиты,

а также детали карнизов, поясков и других выступающих частей сооружений изготовляют из стойких пород. Эти изделия не должны иметь волосных трещин, им придается такая форма, чтобы на них не задерживалась вода от дождя и тающего снега.

Плиты для полов и каменных ступеней

внутренних лестниц должны иметь высокие износостойкость и декоративные свойст­ва, соответствующие архитектуре интерьера.

Природные каменные материалы применяют в больших коли­чествах для гидротехнических

сооружений. В зоне переменного уровня воды условия службы материала особенно неблагоприят­ны: камень испытывает многократное замораживание и оттаива­ние в насыщенном водой состоянии. Защитную облицовку в этой зоне устраивают из плотных изверженных пород, имеющих водопоглощение не более 1%, марку по прочности — не ниже 80-100 МПа и по морозостойкости — 150-500 в зависимости от класса сооружения, климатических и других условий эксплуатации. Сответствующим требованиям должны удовлетворять и материалы для каменных набросных плотин. Внутренние части набросок можно сделать из камня, полученного из осадочных пород марок 30-60 МПа с коэффициентом размягчения не менее 0,7-0,8. Ка­менные материалы проверяют на влияние веществ, растворенных в воде (морской, грунтовой, речной, болотной).

Бортовые камни,

отделяющие проезжую часть дороги от тро­туара, изготовляют из плотных изверженных пород (гранита, диабаза и т.п.), отличающихся высокой морозе- и износостойко­стью и прочностью. Бортовые камни бывают прямые и лекаль­ные, высокие — до 40 см и низкие — до 30 см. Эти камни применяют вместо бетонных при соответствующем технико-экономическом

обосновании.

Брусчатка

для мощения дорог имеет форму бруска, слегка су­живающегося книзу. Брусчатку изготовляют механизированным способом из однородных мелко- и среднезернистых пород (диа­база и др.). Из таких пород изготовляют шашку для мозаиковой мостовой (приближающуюся по форме к кубу) и шашку для мо­щения (в виде усеченной пирамиды).

Тротуарные плиты

изготовляют из гнейсов и подобных ему слоистых горных пород. Они имеют форму прямоугольной или квадратной плиты со стороной 20-80 см с ровной поверхностью, толщиной не менее 4 см и не более 15 см.

Каменные кислотоупорные изделия

Некоторые магматические и метаморфические (кварциты) горные породы используют для футеровки разнообразных уста­новок и аппаратов, подвергающихся действию кислот, щелочей, солей и агрессивных газов, а также испытывающих влияние вы­соких и резко меняющихся температур и давлений. Кислотоупор­ные породы идут на изготовление тесаных плит, кирпичей, бру­сков и фасонных изделий, а в дробленном и размолотом виде служат в качестве заполнителей и наполнителей в кислотоупор­ном бетоне, являются составными частями кислотоупорных цементов.

В соответствии с назначением применяемые горные породы должны удовлетворять определенным требованиям, а именно:

быть кислотоупорными, т.е. хорошо сопротивляться воздействию различных кислот и других реагентов; это свойство оценивается по растворимости порошка породы в концентрированных кисло­тах (соляной, серной) при нагревании; иметь высокую огнеупор­ность: обладать достаточным сопротивлением сжатию и изгибу, а также вязкостью; выдерживать резкие колебания температур.

Из изверженных горных пород кислотоупорными являются главным образом кислые мелкокристаллические, к которым от­носятся бештаунит, андезиты, граниты и некоторые туфы, а из метаморфических — кварциты.

Применение кислотоупорного штучного камня ограничено его высокой стоимостью, обусловленной трудностью добычи и обра­ботки, а также малым выходом готовой продукции из горной массы. Полноценным заменителем камня служит значительно более дешевый кислотоупорный бетон. Со штучным тесаным камнем соперничает также искусственный литой камень (базаль­товый, диабазовый).

Свойства и характеристики

Каждая горная порода наделена характеристиками и свойствами, которые создают ее уникальное описание. Среди основных – структура и текстура.

Структура создается зернистостью (форма и габариты зерен), кристалличностью, соотношением компонентов:

• У магматических учитывается степень кристалличности.
• Для осадочного материала актуальна форма кристаллов.
• Метаморфические агломераты классифицируют по размеру зерен.
• Метасоматические образования наделены гранобластовой структурой.

Текстура – это взаимное расположение и распределение компонентов в объеме:

• У магматических бывает однородной либо неоднородной.
• У осадочных различают характер поверхности и межслоевой.
• Метаморфические горные образования представлены пятнистой, полосчатой, сланцевой, плойчатой, другими текстурами.
• У метасоматических горных пород она наследуется от исходных компонентов или создается в виде ритмичных слоев.

Текстура отражает слоистость, пористость, массивность, цвета, оттенки породы.

Это интересно: Экологические проблемы начинаются с нас

Химический состав

Сильвин — важнейшая составляющая калийной соли. Он составляет 52,44 % вещества. Другие вещества: карналлит (35,8 %), каинит (14,07 %), полигалит (12,97 %), лангбейнит (18,84 %); прочие — леонит (21,32 %), шенит (19,41 %); сннгенит (23,81 %). Основные калийные породы

: карналлитовая — 45—85 % карналлита и 18—50 % галита с невысоким содержанием сильвина, ангидрита, глинистых минералов и карбонатов; сильвинит — 95—98 % сильвина и галита, остальное — нерастворимый остаток (в лучших разновидностях 0,5—2,0 %, иногда содержит значительные количества полигалита или лангбейнита и редко бораты); хартзальц (твёрдая соль) — 8—25 % сильвина, 18—30 % кизерита, 40—60 % галита.

Типы мрамора

Различные примеси изменяют цвет мрамора. Специалисты выделяют типы породы по её происхождению и цвету. Существуют баварский красный, каррарский белоснежный (Италия), французский розовый и другие мраморы. Из каррарского мрамора в начале XVIII века создавались статуи, украшающие Летний сад Санкт-Петербурга.

О том, к каким горным породам относится мрамор, можно подготовить доклад на урок по окружающему миру во 2 классе.

Возраст

Ученые и геологи определяют возраст горных минералов по двум шкалам.

Относительный

Возраст горных пород определяется относительно друг друга: какая моложе, какая старше.

Это выясняют стратиграфическим или палеонтологическим методами:

• Стратиграфический метод предусматривает изучение взаимного расположения слоев. Но только если за миллионы лет движения из-за тектонических процессов не наблюдалось. То есть разрушения слоев не было, их последовательность сохранилась. В этом случае чем выше слой, тем моложе порода. В самых верхних слоях она самая молодая.
• Маркер палеонтологического метода – ископаемые органические остатки. Установлено, что слои-ровесники содержат остатки одних и тех же видов растений или животных.

Оба метода берут за основу расположение слоев породы в земной коре.

Абсолютный

Точный возраст залежей выясняют по состоянию радиоактивных элементов в составе.

Степень распада радиоактивных элементов известна точно, у него постоянная скорость, на которую не влияют внешние катаклизмы. Это позволяет установить возраст горной породы с точностью до сотен лет.

Обычно используются уран-235 или 238, торий-232, углерод-14.

Выбор изотопа зависит от предполагаемого возраста породы:

• Для материала моложе 50 тыс. лет (например, торфа) это изотоп углерода.
• Изотопы урана, свинца, тория, калия, самария годятся для пород старше 3,5 млрд. лет.
• Рубидий-стронциевый, уран-свинцовый материал применим к образцам возраста от ста млн. до пяти млрд. лет.

Для определения возраста рассчитывают отношение массы вновь образованного элемента к массе используемого радиоактивного изотопа.