Понятие о горных породах и минералах
Земную кору слагают многочисленные виды горных пород.
Под земной корой следует понимать верхнюю часть силикатной оболочки земного шара до глубины 16 км (литосфера), всю гидросферу (совокупность всех водных объектов — океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова) и нижнюю часть атмосферы (до 15 км). Основная масса вещества земной коры сосредоточена в литосфере (табл. 1.1).
Литосфера состоит преимущественно из изверженных горных пород (95 %).
Американский ученый Ф. Кларк использовал данные около 6000 химических анализов изверженных горных пород и на основании их определил в 1889 г. средний химический состав литосферы, который впоследствии был уточнен учеными — А.Е. Ферсманом и А.П. Виноградовым.
Средний химический состав для главнейших элементов земной коры в процентах по массе по А.Е. Ферсману приведен в табл. 1.2.
Данные табл. 1.2 показывают, что девять элементов в сумме составляют 98,13 %, следовательно, на долю остальных 105 элементов периодической системы элементов Д.И. Менделеева приходится 1,87%. Распределение некоторых из 105 элементов в земной коре в процентах по массе составляют по А.Е. Ферсману (табл. 1.3).
Суммарное содержание 25 элементов (см. табл. 1.2, 1.3) составляет 99,94 % На долю других важных для народного хозяйства элементов, которые входят в состав земной коры, приходятся сотые, тысячные и миллионные доли процента (бериллия — 0,01 %, кобальта — 0,003%, олова — 0,004%, свинца — 0,0016 %, тория — 0,0008 %, урана — 0,0004 %, серебра — 0,00001 %, золота — 0,0000005 %, платины — 0,0000005 %, сурьмы — 0,00005 %).
Использование химических элементов по мере развития человеческого общества приведено в табл. 1.4, составленной B.H. Вернадским и А.Е. Ферсманом.
Природные химические соединения, встречающиеся в земной коре в виде однородных по своему составу, внутреннему строению и физическим свойствам образований, называются минералами (от латинского слова «минера» — руда).
По определению акад. В.В. Ржевского: минерал — физически и химически индивидуализированное, как правило, твердое тело, относительно однородное по составу и свойствам, возникшее как продукт природных физико-химических процессов, протекающих на поверхности и в глубинах Земли и других планет, обычно представляющее собой составную часть горных пород и метеоритов Большинство минералов — кристаллические вещества (или ранее находились в кристаллическом состоянии, но утратили его в результате распада). Однако по традиции в число минералов включаются и некоторые природные аморфные образования (опал), а также немногие жидкие минералы, например, самородная ртуть.
Горной породой называется однородная по строению минеральная масса, состоящая из одного минерала (простая порода) или из нескольких различных минералов (сложная порода).
Горные породы отличаются друг от друга не только по минеральному составу и происхождению, но также по строению (структуре), сложению (текстуре) и формам залегания в земной коре.
Структура (строение) горных пород определяется степенью кристалличности, формой и размерами зерен породообразующих минералов или минеральных обломков, входящих в породу. В определение понятия строения горной породы входит также способ связей между минеральными составляющими (например: в песках минеральные зерна находятся в простом соприкосновении друг с другом; в песчаниках минеральные зерна сцементированы карбонатным, гипсовым, глинистым или другим каким-либо цементирующим веществом; в гранитах, мраморах и других породах минеральные зерна «спаяны» друг с другом; минеральные зерна могут быть заключены в стекловатую массу и др.).
Текстура (сложение) горных пород — это способ их построения, выраженный в пространственном взаиморасположении минеральных масс, составляющих горную породу. Для магматических горных пород большей частью свойственно массивное сложение, которое возникает путем более или менее равномерного остывания и кристаллизации магматических масс на глубине. В случае, когда магма изливается на поверхность (при извержении вулканов), она образует серию покровов и потоков шлакового, пузырчатого и других видов сложений. Наиболее характерным для пород осадочного происхождения является слоистое сложение, когда минеральные массы распределены в объеме горной породы слоями. Отдельные слои представляют собой плитообразные тела, образовавшиеся путем последовательного накопления минеральных масс. Для метаморфических пород характерно сланцеватое сложение. В этом случае горная порода легко расчленяется на отдельные плиты по плоскостям, получившим название плоскостей сланцеватости.
Полезное ископаемое — природное минеральное образование, пригодное для использования в народном хозяйстве в естественном виде или после переработки.
В промышленности строительных материалов согласно генетическому признаку наиболее широко используют следующие важнейшие виды строительных горных пород: магматические (изверженные); осадочные; метаморфические (видоизмененные).