Происхождение минералов

Генезис это процесс минералообразования. Такие процессы подразделяют на три группы, в зависимости от источника энергии.

Формирование происходит путем застывания и кристаллизации магмы.Данный раствор-расплав, состоящий преимущественно из силикатов (соединений кремния) и содержащий все химические элементы, либо преодолевает сопротивление вышележащих пород и изливается на поверхность, либо остается в недрах и остывает и кристаллизуется там. В соответствии с этим продукты классифицируют на эффузивные и интрузивные соответственно.

Так как любая магма имеет преимущественно кремнистый состав, там происходит формирование силикатов (кремнистых минералов). Многие из них — породообразующие минералы, которые формируют граниты, сиениты, диориты и прочие кристаллические породы. В значительной степени они представлены полевыми шпатами, гранитами, слюдами, роговыми обманками, оливином и др. В процессе их образования происходит переход Si, Al, Ca, Fe, Mg, Ti, K, Na, H2, O2 из магмы в остаточный расплав.

При внедрении в земную кору температура магмы составляет около 1200°С. К концу кристаллизации она снижается до 500 — 600°С, и при данной температуре в трещины пород внедряется остаточный расплав, формируя пегматитовые жилы.

Часть летучих веществ попадает по трещинам в закристаллизовавшиеся породы. Они воздействуют на слагающие минералы и преобразуют их. Так в гранитах формируются грейзены, вольфрамовые, молибденовые, оловянные и редкометалльные руды.

При дальнейшем снижении температуры выделяются гидротермальные растворы. Из них формируются месторождения золота, цинка, меди, серебра, урана, свинца, сурьмы, ртути, олова, мышьяка.

Подразумевают изменения минералов в недрах под воздействием давления и температуры. Эти явления происходят в связи со сменой геологической обстановки и изначального залегания пород.

Выделяют региональный и контактовый метаморфизм. Процессы первого типа затрагивают значительные площади и происходят на значительных глубинах. При этом формируются сланцы, гнейсы. Контактовый метаморфизм состоит в воздействии магмы (особенно гранитной) при внедрении в толщи мергеля и известняков. В результате они переходят в мраморы и скарны. С ними иногда связаны месторождения железа, вольфрама, молибдена, олова, кобальта.

Данные явления обусловлены связанными с энергией Солнца внешними факторами. Они происходят при обычном давлении и невысокой температуре у земной поверхности. Состоят в том, что обнажившиеся и залегающие на малых глубинах породы и минералы подвергаются выветриванию (разрушению) под механическим и химическим воздействием воды, солнца, ветра, организмов и др.

Часть разрушенных пород и минералов уносится, часть остается на месте, формируя россыпи золота, платины, циркона, алмаза, гранатов, олова, магнетита, производных вольфрама и др. Многие породообразующие минералы разрушаются и растворяются. Их соли разносятся водами, а в засушливых районах они осаждаются, образуя месторождения гипса, натриевой и калиевой солей, мирабилита.

То есть экзогенное минералообразование происходит в результате взаимного действия факторов атмосферы, биосферы, гидросферы на минералы на поверхности Земли. Новые минералы, сформировавшиеся таким путем из исходных, называют гипергенными.

К тому же существует биохимический подтип экзогенного минералообразования. Он состоит в преобразовании остатков организмов и их жизнедеятельности. В результате образуются горючие ископаемые, мел, известняки, самородная сера, некоторые бурые железняки, фосфориты. Очень распространены полевые шпаты, плагиоклазы, роговые обманки и т. д.

Минеральный состав песчаников

Песчаник представляет собой породу осадочного происхождения. Он сформировался при разрушении магматических и метаморфических пород, которые переносились ветром и водой, скапливались в определенных местах и при помощи цемента смогли образовать прочный материал. В описании камня указано, что песчаник относится к псаммитовым породам – в него входят обломочные зерна размером 0,05-2 мм.

Горно каменная порода свойства
Ракушечник

Горная порода состоит из песка и минералов, скрепленных цементирующими веществами – известняком и глиной. Минералогический состав довольно разнообразен – камень формировался из крошки кварца, слюды, полевого шпата и глауконита. Также в породе могут находиться примеси других веществ в незначительном количестве:

  • опал;
  • магнетит;
  • циркон;
  • халцедон;
  • доломит;
  • оксид железа;
  • турмалин и др.

Классификация

Горно каменная порода свойства

Основными, как правило, считают структурно-химические классификацию.

Так, кристаллохимическая включает 9 типов:

  1. Силикаты. Соли кремниевых кислот. Представлены наиболее распространенными в земной коре породообразующими минералами (более 90% ее массы), входящими в состав всех типов горных пород. Включают около 800 видов, разделенных на основе структуры кристаллической решетки на 6 подтипов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоевые, каркасные. Это полевые шпаты, плагиоклазы, роговые обманки и т. д.
  2. Карбонаты. Около 80 наименований, представленных солями угольной кислоты. Наиболее распространены среди них магнезит, кальцит, доломит.
  3. Оксиды и гидроксиды. Сюда входит около 200 минералов-соединений с кислородом и гидроксильной группой. Подразделяются на соединения с кремнием (кварц и др.) и соединения с металлами (гематит, лимонит и др.). Составляют около 17% массы земной коры.
  4. Сульфиды. Около 200 соединений с серой (пирит, борнит, киноварь и др.).
  5. Сульфаты. Примерно 260 минеральных видов, представленных солями серной кислоты (гипс, барит, ангидрит и др.).
  6. Галоиды. Соли галоидных кислот. Включают около 100 наименований (галит, сильвин, флюорит и др.).
  7. Фосфаты. Соли фосфорной кислоты, в том числе апатит и фосфорит.
  8. Вольфраматы. Соли вольфрамовой кислоты (вольфрамит, шеелит и др.).
  9. Самородные элементы. Включают 45 наименований, состоящих из одного элемента (золото, сера, алмаз и др.).

Также существует близкая к этой структурно-химическая классификация. В соответствии с ней существует два типа: неорганические и органические минералы.

Первые включают следующие классы:

  • самородные элементы и интерметаллические соединения;
  • нитриды, карбиды, фосфиды;
  • сульфиды, сульфосоли и подобные;
  • галоидные соединения и галогеносоли;
  • окислы;
  • кислородные соли.
Предлагаем ознакомиться  Структура алмаза и графита

По распространенности минералы подразделяют на четыре типа:

  • 1. Породообразующие. Составляют большинство горных пород.
  • 2. Акцессорные. Часто присутствуют в них, но обычно составляют до 5%.
  • 3. Рудные. Образуют значительные скопления в виде рудных месторождений и содержат промышленно ценные компоненты.
  • 4. Редкие. Немногочисленны или единичны.

Существует три формы нахождения в природе:

  1. Минеральные индивиды. Это составные части агрегатов, представленные кристаллами, зернами и прочими выделениями, обособленные поверхностями раздела.
  2. Минеральные агрегаты. Срастания индивидов одного или различных минералов, не имеющие четких признаков симметричных фигур. Бывают одно- и многоэтапными.
  3. Минеральные тела — скопления агрегатов с естественными границами. По размерам могут быть от микроскопических до сопоставимых с геологическими объектами.

Кроме того, используется генетическая классификация, рассмотренная выше.

Разновидности песчаников с фото

Чтобы охарактеризовать породу, в расчет берут три параметра: структуру, т. е. размер зерен, минеральный состав и окраску. По количеству минералов, входящих в состав породы, выделяют такие песчаники:

  • мономинеральные, наиболее распространенные (преимущественно состоят из одного вещества – 90%);
  • биминеральные (представлены двумя веществами, где около 60% занимает кварц);
  • полиминеральные (в составе несколько пород);
  • туфогенные, содержащие материал вулканического происхождения.
Горно каменная порода свойства
Аркоз

При использовании для декорирования важен не столько состав, но и структура песчаника. Именно на этом основана типология горной породы, используемой для отделки:

  • оолит – пористый камень, формирующийся из миниатюрных шариков, скрепленных цементом;
  • пизолит – похож на оолит, но сферы, входящие в состав, крупнее;
  • ракушечник – отличается пористой структурой, образован из ракушечных осколков;
  • аркоз – содержит шпат, гранит, а также слюду и хлорит в малом количестве;
  • литографическая порода – прочная, имеющая однородную текстуру.

Разные примеси формируют широкую цветовую палитру песчаников, насыщенность цвета которых зависит от количества того или иного компонента:

  • Красный. Является одной из наиболее древних горных пород. Камень имеет яркий цвет, отличается прочностью и устойчивостью к температурным перепадам. Применяется как элитный материал для отделки оград, фонтанов и т. д.
  • Розовый. Имеет зернистую текстуру и применяется для создания архитектурных элементов. Материал считается одним из наиболее прочных.
  • Желтый. Зернистый и шероховатый камень, который имеет низкую прочность, – это качество не позволяет подвергать его шлифовке. Материал хрупкий, но морозостойкий.
  • Белый. Имеет микровключения других оттенков и применяется для создания экстерьерного и интерьерного декора. Требует поверхностной обработки специальным составом для сохранения целостности и защиты цвета.
  • Серо-зеленый или серо-синий. Основа камня – карбонат кальция и глина. Он мелкозернистый, а наличие коричневых и серых разводов создает оригинальные рисунки. Камни с зеленым отливом отличаются огнестойкостью.
  • Тигровый. Вид получил название из-за схожести его цвета с окрасом тигров.
  • Плитняк. Камень имеет разводы, которые напоминают круги дерева в срезе, что хорошо видно на фото. Включает примеси разных минералов, глину и органические частицы. Устойчив к кислотной среде, температуре и хорошо сохраняет тепло.
Горно каменная порода свойства
Плитняк

Минералы вторичные

Так называются минералы, образовавшиеся при метасоматизме, при выветривании других минералов и горных пород, то есть при процессах, преобразующих уже сформировавшиеся породы. Эскаля (финляндский петрограф) называл эти минералы постериорными (по-латыни — последующими).

К ним в изверженных породах относятся минералы: эпидот, цоизит, змеевик, мусковит, турмалин, тальк, кальцит… Другими словами, все гидрокислые и карбонатные соединения, которые не могут выделиться из огненно-жидкой магмы. Но многие минералы, вообще образующиеся непосредственно при застывании магмы, могут присутствовать в той или иной породе и как вторичный минерал (например, кварц, рудные минералы и другие).

Предлагаем ознакомиться  Самые знаменитые марки

Разграничение вторичных от первичных образований имеет существенное значение в петрографии. Первичные составные части освещают условия генезиса горной породы, а вторичные минералы дают возможность проследить ход тех или иных изменений и превращений, которые претерпела горная порода.

Наконец, минералы подразделяют по практическому значению, что приведено далее.

Физические свойства горной породы

Песчаник устойчив к резким температурным перепадам, износу и обладает низким влагопоглощением. Его называют «золотой серединой», поскольку он хоть и уступает в прочности граниту, но не впитывает воду, как более мягкий известняк. Эти качества позволяют утверждать, что песчаник лучше многих других типов строительного материала. Из него возводят надежные строения, которые могут десятилетиями сохранять внешний вид в условиях постоянно меняющегося климата.

Горно каменная порода свойства

Свойства материала обеспечиваются цементом: высокую прочность дают опаловый и халцедоновый, среднюю – гипсовый и известковый, малую – глинистый. Для строительства используют первые два. Породу легко обрабатывать, что делает ее удобной как для изготовления каминов, так и для отделочных фасадных работ. При правильной пропитке камень превращается в монолит и почти не подвержен износу.

Основные физические свойства материала:

  • граница прочности при сжимании – 300-1000 кг/куб. см;
  • температура горения 1700 °С (для кварцевых пород с цементом-кремнием);
  • пористость 0,69%;
  • поглощение влаги 0,6-6%;
  • плотность 2250-2670 кг/куб. м;
  • способность выдержать 50 циклов заморозки/разморозки.

Месторождения

Большие скопления минеральных веществ называют месторождениями. Существует несколько их классификаций.

  • По агрегатному состоянию минеральных веществ их подразделяют на газовые, жидкие, твердые.
  • По промышленному использованию: рудные, горючие, нерудные, гидроминеральные.
  • По сложности геологического строения: простого (1 группа), сложного (2 группа), очень сложного (3 группа), с мелкими телами, нарушенным залеганием, изменчивостью мощности и строения или неравномерным качеством (4 группа).
  • По нахождению относительно земной поверхности: открытые, погребенные.
  • По условиям образования: магматогенные, метаморфические, экзогенные.

Более подробно о полезных ископаемых Вы можете узнать в разделе Месторождения полезных ископаемых. У нас есть описания более чем 40 000 локаций по всму миру.

Как происходит процесс добычи?

Месторождений природного песчаника достаточно много – в России его добывают в Поволжье, Урале, Дальнем Востоке, Московской области, Сибири. Богаты залежами Польша, Казахстан и восток Украины. Месторождения расположены в районах, где в доисторические времена находились моря и океаны.

Горно каменная порода свойства

Обычно порода залегает слоями, которые выходят на поверхность земли прямо или под углом. Природный строительный материал добывают открытым способом – для его выработки не нужно рыть глубокий карьер. Так как порода расположена на поверхности, для ее добычи специалисты могут применять тяжелую технику, что обеспечивает простоту ее выработки и низкую цену.

Поскольку песчаник представляет собой достаточно крупные и тяжелые пласты, его добывают одним из следующих способов:

  • Взрыв, позволяющий разбить глыбу на несколько относительно небольших кусков. Такой материал часто применяется для облицовки.
  • Воздушная подушка, которая дает возможность получить средние сколы.
  • Резка – бережный, но дорогостоящий способ. Он помогает избежать трещин, которые неминуемо появляются при взрыве.

Как выглядит процесс добычи песчаника, показано на фото. После выработки полученный камень обрабатывается, сортируется по размеру, обтачивается до нужной формы и затем отправляется на продажу.

Горно каменная порода свойства
Добыча песчаника

Применение

Песчаник нашел применение в разных сферах деятельности, но чаще всего породу используют в строительстве. Универсальность материала позволяет изготавливать из него:

  • камины;
  • столешницы;
  • ограды;
  • подоконники;
  • украшения для сада;
  • бордюры;
  • плитку.

Минерал применим как в грубых строительных работах, так и для облицовки. Наиболее популярные направления его использования:

  • кладка стен, которые сохраняют в помещении тепло зимой и прохладу летом;
  • возведение фундаментов;
  • укрепление берегов искусственных озер;
  • строительство заборов;
  • заполнение строительных растворов, бетона;
  • укладка тротуаров;
  • внутреннее оформление стен, дымоходов, лестниц и т. д.

Сооружения из натурального камня выглядят аристократично и самобытно. Шероховатая поверхность делает передвижение по вымощенным им тротуарам безопасным. В строительстве он ценится благодаря многообразию видов срезов, экологичности, долговечности и податливости в распиливании и шлифовке. Существенным минусом материала является внушительный вес.

Какую отрасль ни возьми, песчаник применяется повсюду. Сегодня порода активно используется для создания украшений. Несмотря на низкую стоимость, ее вставляют в оправу из драгоценных металлов или применяют для изготовления бижутерии. Богатая цветовая палитра с включением красных, синих, зеленых, белых, золотых вкраплений позволяет создавать яркие бусы и браслеты.

Материал применяют в медицине – гальку определенных сортов разбивают, обрабатывают и создают из нее ортопедические коврики для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата. Он также используется аквариумистами в качестве декора, в химической промышленности и металлургии. Кварцевый вид породы применяется при производстве динаса, стекла, выплавке меди и т. д.

Предлагаем ознакомиться  Происхождение агата

Значение минерала очень велико – он не только используется в производстве и строительстве, но и является природной «ловушкой» для воды, газа и нефти, благодаря своей пористости. С ним связаны крупные месторождения меди, например Удокан.

Горно каменная порода свойства

Около 15 процентов известных сегодня минералов используется в промышленности. Некоторые минералы используются для изготовления различных видов металлов и некоторых иных химических элементов.

Применение некоторых видов минералов для технических целей основаных на их физических свойствах:

  • такие твёрдые минералы, как алмаз, гранат или агат применяются для изготовления абразивных и антиабразивных материалов;
  • такие камни, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, как кварц используются в радиоэлектронной промышленности;
  • мусковит или флогопит, относящиеся к слюдам, по причине наличия электроизоляционных свойств, применяются в радио и электротехнике;
  • кварц или пирофиллит – при изготовлении керамической продукции;
  • тальк – для производства смазок и в медицинской промышленности;
  • асбест используется в качестве теплоизолятора;
  • исландский шпат или флюорит применяется при производстве оптики.

Минеральное сырье используют во всех отраслях промышленности. По возможности применения минералы подразделяют на рудные и нерудные. Из первых добывают металлические элементы, а из вторых — неметаллическое сырье для производства строительной, медицинской, химической и др. продукции.

Отдельно следует отметить эстетическое значение минералов. Общеизвестны камни, используемые в ювелирных изделиях. Еще больше их применяют как поделочное сырье и в изначальном виде в качестве экспонатов музеев и коллекций.

Существуют классификации на основе ценности. В соответствии с одной из них (ВНИИ Ювелирпрома) их подразделяют на ювелирные (алмаз, пирит, жемчуг и др.), ювелирно-поделочные (фибролит, авантюрин, азурит и др.) и поделочные (обсидианы, оникс, алебастр и др.).

Более известна аналогичная классификация, по которой минералы подразделены на драгоценные, полудрагоценные и поделочные.

Такие классификации весьма условны, так как в них используется прежде всего эстетические нормы и несколько параметров (твердость, химический состав, цвет и т. д.) и ни по одному из них нет четких пределов.

Популярные минералы

Алмаз представляет собой кубическую модификацию углерода. В чистом (прозрачном) виде представлен только данным элементом. Окрашенные варианты включают различные примеси. Синтезируется несколькими способами из углерода. Это наиболее твердый минерал (10 по шкале Мооса). Применяется в стеклорезах, бурильном оборудовании, ювелирных изделиях.

Керамзитобетонные блоки:описание,виды,размер,гост,фото

Изумруд — модификация берилла с примесью Cr3 или оксидов V и Fe. Отличается от него зеленой окраской и прозрачностью. Встречается в кристаллах и сростках. Имеет метаморфическое происхождение. Обладает высокой твердостью (7,5 — 8) и кислотоустойчивостью. Искусственные изумруды отличаются меньшими плотностью и показателем преломления. Применяется в основном в ювелирной промышленности.

Рубин представлен модификацией корунда с примесью Cr3 , Fe3 , V3 . Отличается от него красным цветом (пурпурным, бурым). Синтетические камни получают путем выращивания из расплава корунда. Характеризуются равномерной окраской в отличие от естественных. Второй по твердости минерал после алмаза (9). Используется в приборостроении, производстве часов и лазерных технологиях, ювелирной промышленности.

Сапфир — разновидность корунда, включающая примеси Fe3 , Fe2 , Ti. С минералогической точки зрения сапфиром считают исключительно варианты синего цвета, с ювелирной — любых окрасок, кроме красной. Синтетические разновидности бывают как чистыми (бесцветными), так и с примесями (различных цветов). Используется в офтальмологии, стоматологии, производстве стекол и защитных экранов, ювелирной промышленности.

Александрит — разновидность хризоберилла с примесью Cr. Отличается сильным плеохроизмом (меняет окраску от темных сине-зеленых оттенков до пурпурной), встречаются прозрачные варианты. Твердость — 8,5. Имеет магматическое происхождение. Искусственные кристаллы получают двумя методами. Применяется в основном в ювелирной промышленности.

Жемчуг — биогенное образование. Формируется в раковинах моллюсков. Не относится к минералам, однако включает в состав арагонит. Представлен телами округлой или неправильной формы твердостью 3 — 4.  Бывает различных цветов (белый, черный, голубой, желтоватый, зеленый, розовый и др.). Существуют имитации из стекла и пластмассы. Используется в основном в ювелирной промышленности.

Янтарь — биогенное образование, представленное ископаемой окаменевшей смолой палеогенового и верхнемелового периодов. Встречается в виде аморфных образований твердостью 2 — 2,5. Цвет — от светло-желтого до коричневого, бесцветный, красный, зеленоватый, белый. Существуют имитации из натуральных смол и пластмасс. В основном применяется в ювелирной промышленности, меньше в фармацевтике, электронной, химической, пищевой промышленности, парфюмерии.