Горная порода

Горная порода представляет собой агрегат минералов. Почти все горные породы являются смесью нескольких минералов. В редких случаях встречаются породы, образованные лишь каким-то одним минералом.

Горная порода под микроскопом

Взяв «свежий» кусок горной породы, можно обнаружить, что в граните на одном месте больше слюды, на другом — меньше, что тут сланец темнее или лучше дробится, а там — светлее. В горной породе можно рассмотреть и ее составные части.

* 1 *

Горная порода

Например, в одной горной породе невооруженным глазом можно различить слюду или белые полевые шпаты, а в другой для их распознания нужна лупа, а часто даже этого не хватает и тут уже требуется специальный микроскоп.

Горная порода

Андезиты относятся к наиболее часто встречающимся горным породам активных геологических областей — к местам столкновений литосферных плит. Горная порода, имеющая множество вариаций, играет большую роль в образовании будущих растущих континентов.

* 2 *

В петрографическом микроскопе неинтересная на вид горная порода преобразуется в пеструю мозаику. Самое крупное цветное пятно на картинке — минерал пироксен.

Горная порода под микроскопом

Именно с момента изобретения микроскопа начинается настоящее изучение горных пород — петрография или петрология. Однако те, кто, возможно, видели в школьном микроскопе срез лука, гидру или простейшие существа, при виде горных пород будут разочарованы.

Как рассмотреть горную породу под микроскопом?

Горная порода непрозрачна, поэтому еще в позапрошлом веке для облегчения их изучения был изобретен специальный метод, позволяющий рассмотреть горную породу под микроскопом.

Чтобы рассмотреть горную породу под микроскопом, она должна быть специальным образом подготовлена. Срез горной породы должен быть так тонко отшлифован, чтобы он стал прозрачным.

Гранит, гнейс, известняк или любая другая горная порода в виде пластинки толщиной в 0.03—0.04 миллиметра совершенно прозрачны и их можно изучать под микроскопом.

* 3 *

Этот метод изобрел в XIX столетии англичанин Генри Клифтон Сорби. Он и его последователи разработали также методы, с помощью которых отдельные минералы можно довольно легко отличить под микроскопом.

Они исходили из того, что кристаллические вещества преломляют плоскость проходящего поляризованного света.

Если в петрографический микроскоп поместить поляризатор и анализатор света, то горная порода в виде тоненькой пластинки выглядит под микроскопом почти как в глазке калейдоскопа.

Горная порода
Горная порода под микроскопом напоминает калейдоскоп.

Горная порода — агрегат минералов

Из рисунков видно, что каждая горная порода представляет собой агрегат минералов.

* 4 *

Например, столь распространенная порода, как гранит, складывается из следующих главных составных частей:

  • кварца,
  • полевого шпата,
  • слюды.

Еще в ней находятся минералы, которые обычно составляют меньше одного процента горной породы (например, магнетит и апатит). Их называют акцессорными. В габбро основными составными частями являются полевой шпат, пироксен или амфибол.

Почти все горные породы представляют собой смесь нескольких минералов. Только в отдельных случаях встречаются породы, образованные лишь одним минералом. Таким редким примером является известняк, образуемый известным минералом кальцитом.

Кальцит
Карбонат кальция (кальцит) сопровождает во многих жилах полезные минералы — руды меди, свинца, цинка. Его кристаллические формы легко узнать. Помимо характерной спайности, для определения достаточно нескольких капель соляной кислоты, под влиянием которой кальцит, подобно другим углекислым солям, освобождает пузырьки углекислого газа.
* 5 *

Итак, петрографы исследуют горные породы под микроскопом, определяют их модально-объемную структуру, то есть соотношение главных представленных минералов.

Горная порода
Зеленый сланец. Тонкие бороздки, различимые только под микроскопом, свидетельствуют о сложности процессов, проходящих в земной коре.

В соответствии с тем, как расположены их составные части, каково их соотношение и величина, горные породы получают свое название, а иногда еще и какое-нибудь определение.

* 6 *

Изучение горных пород

Поскольку величина и форма составных частей, а также их соотношение и качество отражают процессы, которые формировали горную породу, их классификация не является самоцелью:

  • она в общих чертах информирует о том, где в земной коре эта порода возникла,
  • каковы были условия в том месте, где она кристаллизовалась или осаждалась.

Это относится как к осадочным, так и магматическим горным породам и к породам метаморфическим.

Вам кажется, что петрография бесполезна? Так вот, например, определение пористости горной породы помогает определить ее способность удержать воду, нефть или газ, а это уже имеет большое значение.

В другом случае присутствие небольшого количества касситерита — оловянного камня — делает из гранита оловянную руду. Часто незначительные изменения минерального состава (скажем, присутствие сульфидов в горной породе) указывает на то, что здесь может быть руда, или что порода совершенно не годится для постройки дороги.

Горная порода с характерной кристаллической структурой
Легко узнать галенит, для которого характерна кристаллическая структура, свидетельствующая о кубической симметрии, серый свинцовый блеск и отчетливая кубическая спайность.
* 7 *

Петрограф должен хорошо знать минералогию — ведь горная порода представляет собой агрегат минералов. Если хотя бы немного заняться предметом изучения минералогов — минералами, можно обнаружить, что и эта, на первый взгляд непрактическая наука связана с целым рядом областей человеческой деятельности.

Вот только один пример: в керамической промышленности специалист должен сначала определить минеральные компоненты, образующие глину, и в соответствии с их свойствами предложить технологический метод обработки сырья.

И при оценке руды минералог определяет метод ее обработки. В зависимости от того, что скажет минералог о почечном камне пациента, врач предпишет диету. Таким образом, диапазон минералогии как науки довольно значительный.

Горная порода, содержащая серебро
Горная порода, содержащая серебро, не только красива по цвету, но и, подобно соединениям серебра на фотоматериалах, чувствительна к свету. Такие кристаллы реальгара встречаются очень редко.
* 8 *

Минералог сегодня исследует свойства минералов с точки зрения химии и физики, интересуют его и агрегаты минералов. Физические свойства, как, например, твердость, цвет, блеск, удельная плотность, наличие трещин и другие, весьма изменчивы и не дают много информаций, то есть они недостаточны для определения минералов.

Кристаллические формы минералов

Конечно, минералог изучает кристаллические формы минералов.

Датский ученый Нильс Стенсен (Стено) сформулировал одно из основных минералогическо-кристаллографических правил, которое говорит, что углы между поверхностями кристаллов того же минерала одинаковы.

Агат по своему составу — очень простой окисел кремния SiO2, однако характерное для этого полудрагоценного камня многообразие иллюстрирует и многоликость мира минералов.
* 9 *

Это значит, что у кварца, происходящего, скажем, из Бразилии, точно такие же углы, как у сибирского кварца. Внешняя кристаллическая форма минерала — отражение его внутреннего устройства, то есть размещения молекул и атомов.

Для познания внутренней структуры минералов уже недостаточен лишь микроскоп или гониометр, с помощью которого измеряются углы между плоскими гранями кристаллов. Здесь требуются более остроумные и чувствительные приборы и методы.

Изучение структуры размещения составных частиц минералов тесно связано с физикой твердого тела. В этой дисциплине важную роль сыграли рентгеновские лучи. Кристаллы подвергаются ренгтеновскому облучению и на основе полученных снимков определяется их структура и рассчитывается расстояние между составными частицами.

Структура минералов является первостепенным определительным и характеризующим признаком.

Но, кроме структуры, минералог должен еще знать точный химический состав и только потом минерал может быть точно определен.

Таким образом, минерал — это химическое соединение с определенным расположением составных частиц. Какую разницу вызывает расположение составных частиц, иллюстрирует наиболее часто приводимый пример графита и алмаза.

Температура и давление определяют, появится ли из углерода — одного из самых распространенных на Земле веществ — графит (слева) или алмаз (справа). Диаграмма также показывает, что при высокой температуре и исключительно большом давлении из графита можно получить алмаз.
* 10 *

Химический анализ показывает, что в обоих случаях представлен чистый углерод и ничего другого. Решающим же является расположение составных частиц. Разницу в кристаллической структуре показывает рисунок выше.

Изучение внутренней структуры минералов настолько продвинулось вперед, что в настоящее время производятся приборы, способные определять внутреннюю структуру минералов, при этом показывать объект в оптическом микроскопе и, кроме того, определять его химический состав.

Агат - срез

Методы изучения, которые были использованы при исследовании космического материала — метеоритов и лунных горных пород — таковы, что при них используется минимальное количество препаратов, и в настоящее время они стали широко употребляться при минералогических исследованиях.

Минералы, образующие горные породы, которые едва можно различить простым глазом, анализируются сложными электронными микроанализаторами. Поэтому теперь можно каждую частичку, часто химически весьма изменчивую, характеризовать гораздо точнее, чем пятьдесят лет тому назад.

Параллельно с изменением представления о строении Земли, о ее системе двигающихся платформ, много изменений претерпел и геологический микромир.

* 11 *
Зацените статью
Поделиться в соцсетях
Добавить комментарий

* 20 *