§ 21. Горные породы и минералы

Определения и обозначения

Минерал — природное вещество, из которого могут состоять горные породы. Минералы различаются составом и свойствами: например, цветом, блеском и твёрдостью. Это понятие помогает назвать отдельное природное вещество, а не целый кусок породы.

Горная порода — природное тело, состоящее из одного или нескольких минералов. Гранит, например, образован несколькими минералами, а известняк состоит главным образом из кальцита. Понятие породы нужно, чтобы описывать природные материалы земной коры как целое.

Кристалл — твёрдое тело, частицы которого расположены в определённом порядке. Из-за такого внутреннего строения кристаллы могут иметь правильные грани и характерную форму. Это помогает понять, почему некоторые минералы выглядят как геометрически упорядоченные тела.

Твёрдость минерала — способность сопротивляться царапанию. Её сравнивают, проверяя, может ли один минерал оставить царапину на другом: тот, который царапает, твёрже. Это свойство полезно для различения минералов, когда их цвет или блеск похожи.

Как это устроено

Минералы образуются в природе, а горные породы складываются из минералов, поэтому понятия связаны, но не совпадают. Минерал описывает вещество с определёнными свойствами, а порода — природное тело, в составе которого могут соединяться разные вещества. Например, в граните можно различить зёрна кварца, слюды и других минералов. Поэтому, рассматривая породу, мы изучаем не только её внешний вид, но и то, из чего она сложена.

Горные породы формируются разными способами, потому что в природе происходят разные процессы. При остывании расплавленного вещества минералы постепенно образуются и соединяются в породу. Осадки — частицы, которые накапливаются слоями, — со временем уплотняются и могут образовать осадочную породу. Уже существующая порода тоже способна измениться под действием нагревания, давления или других условий, сохранившись в новом виде.

Состав и условия образования влияют на свойства минерала и породы. Если в породе присутствуют разные минералы, каждый может вносить свой вклад в её цвет, блеск и твёрдость. Условия, в которых вещество остывало или изменялось, влияют на то, какие минералы возникли и как они расположены. Поэтому даже материалы, образовавшиеся из похожего сырья, не обязательно выглядят и ведут себя одинаково.

Минералы и породы различают по наблюдаемым признакам и составу. Цвет помогает описать образец, но не даёт надёжного ответа: разные минералы бывают похожими по цвету, а один минерал может иметь разные оттенки. Дополнительно проверяют блеск, твёрдость и строение, а при необходимости выясняют состав. Чем больше признаков учтено, тем меньше риск принять один материал за другой.

Люди используют минералы и породы, потому что их свойства подходят для разных задач. Прочные материалы выбирают для строительства, а минеральное сырьё применяют в промышленности. В быту тоже встречаются природные материалы, которые ценят за прочность, внешний вид или другие качества. Выбор зависит от того, какие свойства нужны: один и тот же материал не одинаково удобен для любых целей.

Чем различаются минералы и горные породы

Сначала определите, что именно описывается: отдельное вещество или природное тело из минералов. Затем сопоставьте состав и признаки образца, не полагаясь на одну окраску. Примеры в таблице помогают проверить, правильно ли вы применили определения.

Разбор задач

Задача 1. В образце обнаружены зёрна кварца и слюды. Определите, что описано: минералы или горная порода. Нужно понять, рассматриваем ли мы отдельные вещества или образец, в котором они соединены. Одно лишь перечисление минералов ещё не означает, что перед нами два отдельных образца.

1. Назовём кварц и слюду: каждый из них — отдельный минерал. Это разные вещества, которые можно распознать в составе образца.
2. Проверим, что дано в условии: зёрна обнаружены в одном образце. Значит, речь идёт о природном теле, содержащем несколько минералов.
3. Сопоставим это с определением горной породы: она может состоять из нескольких минералов. Такое описание подходит к образцу с зёрнами кварца и слюды.

Ответ: описана горная порода; кварц и слюда — минералы, входящие в её состав.

Задача 2. Два минерала одинакового цвета, но один царапает другой. Какое свойство поможет их сравнить? Цвет в условии совпадает, поэтому он не позволяет отличить образцы. Нужно выбрать признак, который проявляется в самой проверке.

1. Назовём наблюдаемое действие: один минерал оставляет царапину на другом. Это проверка сопротивления царапанию.
2. Сопоставим действие со свойством минерала. Способность сопротивляться царапанию называется твёрдостью.
3. Сделаем вывод о сравнении: минерал, который царапает другой, твёрже. Для надёжности нужно убедиться, что виден именно след царапины, а не окрашенный налёт.

Ответ: минералы сравнивают по твёрдости; твёрже тот, который царапает другой.

Задача 3. Даны гранит, кварц и известняк. Распределите образцы на минералы и горные породы и объясните выбор. Сначала полезно вспомнить, что порода может состоять из одного или нескольких минералов. Затем нужно определить роль каждого названия, а не судить только по внешнему виду камня.

1. Кварц — минерал, то есть природное вещество с определённым составом и свойствами. Поэтому его относим к минералам.
2. Гранит — горная порода, состоящая из нескольких минералов. Его относим к породам, хотя внутри можно различить отдельные минеральные зёрна.
3. Известняк тоже является горной породой. Его состав может быть связан преимущественно с одним минералом, но по определению это не мешает ему быть породой.

Ответ: минерал — кварц; горные породы — гранит и известняк. Классификация зависит от того, является ли образец отдельным минеральным веществом или природным телом.

Типичные ошибки

Считать минерал и горную породу одним и тем же. Так можно решить, потому что оба понятия относятся к природным материалам. Но порода может состоять из нескольких минералов, поэтому эти названия не взаимозаменяемы. Проверьте себя: кварц в составе гранита — минерал, а гранит целиком — порода.

Называть любой камень минералом. Внешне образец может выглядеть как единое целое, и его состав не всегда заметен. Однако «камень» — бытовое слово, которое само по себе не определяет, минерал это или порода. Чтобы проверить ответ, выясните, представляет ли образец отдельное вещество или смесь минералов.

Определять минерал только по цвету. Цвет легко заметить, поэтому хочется использовать его как главный признак. Но разные минералы могут быть похожими, а один минерал — иметь разные оттенки. Сравните также блеск и твёрдость и, если возможно, учитывайте состав.

Путать твёрдость с прочностью или массой. В обычной речи твёрдым иногда называют просто крепкий или тяжёлый предмет, но в этой теме у термина точный смысл. Твёрдость показывает сопротивление царапанию, а не массу образца и не способность выдерживать любую нагрузку. Проверьте себя вопросом: «Можно ли оставить на минерале царапину?»

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания о том, что вещества состоят из частиц и обладают разными свойствами. Идея упорядоченного расположения частиц помогает связать строение кристалла с его формой. Позже понятия минерала и горной породы помогут изучать строение Земли, круговорот веществ и природные ресурсы. Они также объясняют, почему для строительства и производства выбирают материалы с подходящими свойствами.

Что запомнить

• Минерал — природное вещество, а горная порода — природное тело из одного или нескольких минералов.
• Одна порода может содержать разные минералы.
• Минералы и породы отличаются составом и свойствами.
• Цвета недостаточно, чтобы надёжно определить минерал.
• Твёрдость показывает, насколько минерал сопротивляется царапанию.
• Способ образования влияет на состав и свойства горной породы.