Каменное царство

Определения и обозначения

Горная порода — природное вещество, состоящее из одного или нескольких минералов. Например, гранит включает несколько разных минералов, а некоторые породы почти целиком состоят из одного. Состав и свойства пород неодинаковы: они могут различаться твёрдостью, прочностью и строением. Это определение помогает понять, почему камни выглядят и ведут себя по-разному.

Минерал — природное однородное вещество, из которого могут состоять горные породы. К минералам относятся, например, кварц, слюда и полевой шпат. Они различаются твёрдостью, цветом и блеском, поэтому по этим признакам можно сравнивать образцы. Понимание этого термина помогает увидеть, из каких частей сложена порода.

Магматическая горная порода — порода, образовавшаяся при остывании и затвердевании магмы или лавы. Магма находится в глубине Земли, а лавой называют расплавленное вещество, вышедшее на поверхность. К этой группе относятся гранит и базальт. Термин связывает особенности породы с тем, где и как остывал расплав.

Осадочная горная порода — порода, возникшая из осевших частиц, остатков организмов или веществ, выпавших из растворов. Осадки накапливаются слоями, а со временем могут уплотниться и соединиться. Так образуются разные породы, в том числе песчаник и известняк. Определение показывает, что осадочные породы возникают не только из обломков.

Как это устроено

Магма поднимается из глубин Земли, потому что расплавленное вещество движется к участкам с меньшим давлением и может выходить на поверхность. При охлаждении расплава частицы вещества постепенно образуют твёрдую породу. Если магма остывает медленно под землёй, кристаллы успевают вырасти; так формируется крупнозернистый гранит. Лава на поверхности остывает быстрее, поэтому кристаллы обычно мельче, как у базальта.

Выветривание разрушает породы под действием воды, воздуха, перепадов температуры и других природных факторов. Обломки уносят вода и ветер, а затем они оседают там, где движение ослабевает. Слои осадков накапливаются, нижние постепенно уплотняются под давлением верхних, а растворённые вещества могут скреплять частицы. Поэтому осадочная порода образуется не сразу, а в результате последовательных изменений.

Некоторые породы возникают из остатков древних организмов. После гибели растений и животных их остатки накапливаются на дне водоёмов или в других местах, где разложение происходит не полностью. Новые слои осадков покрывают их и сдавливают, а со временем органическое вещество преобразуется. Так формируются, например, уголь из остатков древних растений и некоторые виды известняка из остатков организмов.

Высокая температура и давление могут изменить уже существующую породу, если она оказывается глубоко в земной коре. Минералы в ней перестраиваются, а строение и свойства меняются, но порода не расплавляется полностью. Такое преобразование называется метаморфизмом, а получившиеся породы — метаморфическими. Например, известняк при таких условиях может стать мрамором.

Породы и минералы используют там, где нужны их конкретные свойства. Прочный гранит подходит для строительных и отделочных работ, а глина — для изготовления кирпича и керамики. Минералы служат сырьём для промышленности, а камень применяют и в быту. Выбор материала зависит от того, насколько он твёрдый, прочный, устойчивый к воде или удобный в обработке.

Основные группы горных пород

Сначала определите, из какого материала и каким способом возникла порода, а затем сопоставьте её с группой. Столбец с примерами помогает проверить предположение, а особенности показывают, какие признаки связаны с образованием. Один внешний признак, например цвет, сам по себе не всегда позволяет определить происхождение.

Разбор задач

Задача 1. Сравните гранит и базальт: определите их группу и объясните различие в образовании. Нужно учесть, что обе породы связаны с остыванием расплава, но условия охлаждения у них разные. Поэтому сравнивать следует не только внешний вид, но и скорость остывания. Она влияет на размер кристаллов и строение породы.

1. Вспомним признак магматических пород: они образуются при затвердевании магмы или лавы. Значит, гранит и базальт относятся к одной группе.
2. Гранит возникает из магмы в глубине Земли, где она остывает медленно. Кристаллы минералов успевают вырасти и становятся заметными.
3. Базальт образуется из лавы на поверхности, где охлаждение идёт быстрее. Его кристаллы обычно очень мелкие.

Ответ: гранит и базальт — магматические породы; гранит остывает медленно в глубине, а базальт — быстрее на поверхности.

Задача 2. Порода состоит из округлых обломков, сцементированных между собой. Определите её группу и объясните, какие особенности описания помогают это сделать. Слово «сцементированных» означает, что частицы скреплены веществом, похожим на природный клей. Округлая форма обломков может появиться при их переносе водой.

1. Наличие отдельных обломков указывает на осадочное обломочное происхождение. Такие частицы могли образоваться при разрушении других пород.
2. Перенос водой или ветром и последующее накопление объясняют, почему обломки оказались вместе. При уплотнении и скреплении они превращаются в твёрдую породу.
3. Округлые обломки, соединённые природным цементом, характерны для конгломерата. По описанию важно установить и состав, и способ соединения частиц.

Ответ: это осадочная обломочная порода, вероятнее всего конгломерат.

Задача 3. Известняк под действием высокой температуры и давления изменился и стал мрамором. Определите группу мрамора и объясните, как он возник. В условии названа исходная порода и условия её изменения, поэтому можно проследить весь путь превращения. Нужно отличить изменение в твёрдом состоянии от плавления.

1. Известняк существовал до воздействия температуры и давления. Значит, мрамор возник не из магмы и не из накопившихся обломков.
2. Высокая температура и давление изменили строение исходной породы. Если порода не расплавилась полностью, такое превращение называют метаморфизмом.
3. Породы, возникшие таким способом, относятся к метаморфическим. Пример известняка и мрамора помогает связать название группы с процессом образования.

Ответ: мрамор — метаморфическая порода, образовавшаяся из известняка под действием температуры и давления.

Типичные ошибки

Ошибка — считать минерал и горную породу одним и тем же. Так думают, потому что оба слова связаны с природными каменными материалами. Проверьте себя: минерал однороден, а порода может включать несколько минералов. Например, кварц — минерал, а гранит — порода.

Ошибка — определять происхождение породы только по цвету. Разные породы могут быть похожи внешне, а цвет зависит от входящих в состав минералов. Сравните условия образования и строение, а не один признак. Если данных о происхождении нет, одного цвета для уверенного вывода недостаточно.

Ошибка — полагать, что все осадочные породы состоят из обломков. Обломочные породы заметны по частицам, поэтому этот пример легко запоминается, но он не единственный. Осадочные породы также возникают из остатков организмов и веществ, выпавших из раствора. Проверяйте, какой именно материал накапливался.

Ошибка — путать метаморфизм с плавлением. Оба процесса связаны с теплом, из-за чего их легко смешать. При метаморфизме температура и давление изменяют породу, но она не превращается в расплав; при плавлении возникает магма. Уточните, сохранилась ли порода в твёрдом состоянии.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать, что земная кора сложена горными породами, а природные материалы обладают разными свойствами. Это помогает понять, почему одни камни твёрдые, а другие легко разрушаются. Сравнивая состав и свойства, можно связывать наблюдаемые признаки с устройством земной коры.

Образование осадочных пород связано с изменением земной поверхности и круговоротом веществ. Выветривание разрушает породы, перенос перемещает частицы, а накопление создаёт осадки. Эти процессы показывают, как вещество перемещается и снова становится частью земной коры.

Знание состава и свойств пород пригодится при изучении полезных ископаемых и природных ресурсов. Оно помогает объяснить, почему конкретные материалы добывают и используют для разных целей. Так свойства природного вещества связываются с его практическим применением.

Что запомнить

• Горная порода состоит из одного или нескольких минералов.
• Магматические породы возникают при остывании магмы или лавы.
• Осадочные породы образуются при накоплении и преобразовании осадков.
• Метаморфические породы возникают при изменении ранее существовавших пород под действием температуры и давления.
• Происхождение породы можно объяснить по условиям её образования.
• Свойства пород определяют их использование человеком.