Речовини земної кори

Размещено на http://www.allbest.ru/

Речовини земної кори

При вивченні земної кори в її складі була виділена речовина, що отримала назву мінерал.

Мінерали - це прості речовини або їх сполуки, приблизно однорідні за хімічним складом й фізичними властивостями, що утворюються на глибинах і поверхні Землі. На сьогодні відомо понад 3000 різних мінералів. До цього списку в міру відкриття додаються нові мінерали й виключаються раніше відомі, які у ході докладного вивчення виявляються різновидами (відмінами) інших матеріалів. Переважна більшість мінералів являють собою тверді тіла, але є рідкі (наприклад самородна ртуть) і газоподібні мінерали. Найпоширенішими є силікати, оксиди й гідроксиди, сульфіди, фосфати, карбонати. Мінерали входять до складу гірських порід не тільки Землі, а й Місяця та деяких інших планет, а також метеоритів і астероїдів. Частина хімічних елементів (золото, срібло, мідь) зустрічаються в земній корі в самородному (чистому) вигляді.

Багато мінералів є цінними корисними копалинами. Деякі мінерали створюються штучним шляхом.

Мінерали є хімічними сполуками (виключення - самородні мінерали). Навіть безбарвні, прозорі їх зразки, майже завжди містять невеликі кількості домішок.

Гірська порода - це природне поєднання мінералів більш-менш постійного складу, що утворює самостійне геологічне тіло в земній корі. Гірські породи відрізняються одна від одної за своїм складом, властивостями й зовнішнім виглядом. Налічується понад 1,5 тис. гірських порід. За походженням вони поділяються на три великі групи: магматичні, осадові й метаморфічні.

Магматичні гірські породи. Утворення магматичних порід пов'язано з процесом магматизму. Ці гірські породи утворюються при застиганні магми, що може розрізнятися за своїм складом залежно від ділянки земної кори. Крім того, остигання й отвердіння магми відбувається як на глибині, так і в результаті її виходу на поверхню. Раніше стосовно магматичних гірських порід вживався термін "вивержені породи". Він є неточним, тому що магма, із якої утворилися породи, могла застигти на глибині.

Різні умови "народження" магматичних порід пояснюють їх різноманітність. Хоча температури в глибинах Землі є достатніми для плавлення мінералів, через високий тиск речовини у верхній мантії перебувають у пластичному вигляді. Коли в земній корі утворюється розлом, тиск падає, речовини переходять у рідкий стан і під тиском вищерозташованих шарів піднімаються тріщинами уверх. Магма розплавляє гірські породи і, рухаючись до поверхні, остигає. Якщо її рух припиняється на великих глибинах, то породи формуються в результаті повільного остигання магми під значним тиском верхніх шарів. Так утворюються глибинні гірські породи (граніти, лабрадорити, діорити, габро тощо), що мають рівномірну кристалічну структуру. Граніти й лабрадорити складаються великими кристалами, величина яких залежить від глибини остигання й отвердіння магми. Тобто чим глибше це відбулося, тим крупнішими є кристали.

Процес застигання глибинних (інтрузивних) порід триває десятки, сотні, іноді тисячі років. На поверхні Землі застигання магми відбувається значно швидше (за місяць-два). У таких умовах бракує часу для повної кристалізації магми, що остигає, тому ефузивні (вивержені) породи складаються з дрібних кристалів. Найпоширенішими магматичними гірськими породами є граніт і базальт.

Залежно від умов утворення ефузивні гірські породи мають дрібнозернисту, приховано-кристалічну або аморфну будову. Якщо з в'язкої магми повільно виділялися газоподібні продукти, то утворюється пориста або пемзоподібна структура. Базальт являє собою щільну гірську породу темних (від сірого до чорного) кольорів, що складається з дуже дрібних кристалів. Обсидіан (вулканічне скло) нагадує склоподібну масу. Пемза є пористою гірською породою, утвореною в результаті швидкого застигання магми, вона легша за воду. До вивержених гірських порід належать породи, які утворилися із дрібних часток лави, викинутої на земну поверхню при виверженні вулканів. Ці відкладення перебувають у пухкому стані (вулканічний попіл), а за наявності природних цементуючих речовин і під тиском вищерозташованих шарів перетворюються на щільні цементовані породи (вулканічний туф).

Глибинні магматичні породи мають різноманітне забарвлення, переважно темних, насичених тонів, і рисунок.

Породи, що вилилися, не мають чітко вираженого рисунка, менш декоративні, ніж глибинні. Серед них можна виділити два види: легкі, неміцні породи типу туфів і високоміцні, важкі породи, до яких належать базальти, андезити, порфірити.

Осадові гірські породи. Осадові гірські породи утворюються протягом тривалого часу з інших гірських порід унаслідок впливу зовнішніх процесів на поверхню літосфери. Характерною рисою багатьох з них є їх шаруватість, що відбиває зміни умов відкладення геологічних осадків. Осадові гірські породи вкривають близько 3/4 поверхні літосфери. За походженням розрізняють уламкові, хімічні й органічні гірські породи.

Назва уламкові гірські породи вказує на те, що вони складаються з уламків (осколків) мінералів і гірських порід, утворених у процесі вивітрювання. Цей процес спричинює руйнування твердих порід, які подрібнюються й транспортуються вітром, текучими водами, льодовиками, а потім накопичуються на дні морів, озер, річок, зниженнях суходолу, де згодом можуть твердіти. До уламкових порід належать валуни, галечники, пісок, конгломерати, пісковики, леси, глини, осадові брекчії.

Мінерали цих порід, як правило, накопичуються на дні водотоків - більш легкий або м'який уламковий матеріал несе вода, залишаючи на місці тверді й важкі мінерали. В осадках механічного походження в процесі їх ущільнення можуть утворюватися конкреції (стягнення) кремнію, карбонатів, оксидів заліза тощо.

У розсипчастих осадках утворюються "піщані кристали" (великі кристали кальциту, бариту, гіпсу, що містять до 60 % уламкових піщаних зерен і сформувалися в процесі цементації пісковику) та "пустельні троянди ", складені кристалами гіпсу.

Алювіальні (річкові) осадки мають механічне походження; у них можна виявити різні мінерали, у тому числі золото й алмази.

Уламкові породи можна класифікувати за розмірами уламків, що їх складають. Якщо розмір уламків менший за 1 мм, це дрібноуламкова порода. Якщо більший за 1 мм, то це великоуламкова порода. Дрібноуламкові породи також поділяються за розмірами уламків.

Загальною ознакою уламкових порід є взаємозв'язок їх уламків. Якщо уламки не сполучені й розсипаються, то порода пухка. Якщо уламки не можна відокремити один від одного, порода зцементована.

Хімічні гірські породи утворюються в результаті випадання в осад (відкладення) речовин, розчинених у водах океанів, морів, озер і річок. Найпоширенішими хімічними гірськими породами є кам'яна (кухонна) і калійні солі; гіпси.

Уламкові й хімічні гірські породи часто поєднують у групу осадових гірських порід неорганічного походження.

До органічних осадових порід належать торф, буре й кам'яне вугілля, вапняк, крейда та ін. Вони утворилися із решток відмерлих організмів, у першу чергу рослин. Деякі органічні породи сформовані черепашками морських тварин і продуктами життєдіяльності організмів.

Найпоширенішими типами осадових порід є пісковики, вапняки й глини. їх класифікують за хімічним складом і розміром часток. У цих породах, як правило, зустрічаються такі мінерали, як кварц, кальцит і гіпс. Тонкозернисті різновиди осадових порід називаються глинистими або аргілітовими, середньозернисті - піскуватими; грубозернисті різновиди - великоуламковими або рудитовими. Осадові породи залягають у вигляді шарів або пластів.

Більша частина осадових гірських порід має морське походження, але деякі з них формувалися в континентальних умовах (на дні водойм або поверхні суходолу). Осадки, поступово тверднучи, перетворюються напороди, при цьому втрачається частина води, що міститься в них. Цей процес називається літифікацією (скам'янінням) осадку.

Мінерали можуть утворюватися як під час осадконакопичення, так і в період літифікації.

Серед осадків хімічного походження виділяються доломіти, породи, багаті на хлориди, сульфати й нітрати, і деякі залізняки.

Корисні копалини. Гірські породи й мінерали, хімічний склад і фізичні властивості яких дозволяють людині використовувати їх (у природному вигляді або після переробки), називають корисними копалинами.

До паливних корисних копалин належать вугілля, нафта, природний газ, торф, горючі сланці. їх використовують для одержання тепла й електроенергії.

Серед паливних корисних копалин в Україні найбільшу цінність мають родовища нафти й газу, що зосереджені в Дніпровсько-Донецькій нафтогазоносній області та Карпатській і Причорноморській нафтогазоносних провінціях (Сумська, Харківська, Полтавська, Львівська, Івано-Франківська області, Автономна республіка Крим, шельф Чорного моря), а також кам'яного і бурого вугілля у Донецькому, Львівсько-Волинському кам'яновугільних і Дніпровському буровугільному басейнах. Також залягають горючі сланці, родовища яких є в Карпатах, на Поділлі, у Кіровоградській області (найбільше родовище - Бовтиське). Родовища торфу зосереджені на Поліській низовині.

Рудні корисні копалини - гірські породи й мінерали, з яких за існуючих технологічних можливостей доцільно добувати метали. Як правило, рудні корисні копалини належать до магматичних і метаморфічних гірських порід.

До рудних корисних копалин належать руди чорних і кольорових металів (заліза, мангану, хрому, титану, ванадію, нікелю, кобальту, молібдену, танталу, ніобію, вольфраму, цирконію, алюмінію, міді, свинцю, магнію, олова, цинку, вісмуту, ртуті, сурми, літію, берилію, срібла, платини й платиноїдів). Із рудних корисних копалин виплавляють метали та їх сплави. Наприклад, із залізної руди виробляють сталь і чавун. Руди металів складені сульфідами, оксидами й самородними елементами.

Україна має величезні запаси залізних і манганових руд та можливості для їх експорту. На руди кольорових металів Україна бідна. Є значні запаси титанових і ртутних руд; не до кінця розвідані запаси мідних руд і золота.

До нерудних корисних копалин належить велика група мінералів і гірських порід, із яких не виплавляють метали. Зазвичай до цієї групи належать будівельні матеріали, хімічна й технічна сировина. Наприклад, калійні солі й фосфорити використовують для виробництва добрив, у будівельній промисловості широко застосовується пісок, глина, мергель. Як металургійна й теплоізоляційна сировина використовують плавиковий шпат, кальцит, доломіт, польовий шпат і кварц; вогнетривами й теплоізоляторами виступають графіт, вермикуліт, тальк і тальковий камінь, магнезит, кварцит. Хімічною сировиною, крім солей і фосфоритів, є самородна сірка, сірчаний колчедан, флюорит, селітра, борат тощо. До цією групи корисних копалин належать дорогоцінні камені - алмаз, смарагд, рубін, олександрит, бурштин тощо.

Більшість гірських порід використовуються як будівельні матеріали або сировина для їх виробництва. Мармури, граніти, кварцити використовуються як камені - стінові, покрівельні, дорожні, облицювальні; вапняк, мергель, глина, гіпс є сировиною для виробництва в'язких матеріалів, скляні піски й пісковики, пегматіти, глини й каоліни є скляно-керамічною сировиною. Діабази, базальти, азбест, глини, кварцові піски використовуються як сировина для одержання штучних волокон, мінеральної вати. мінерал порода паливний копалина

За своїм хімічнім і мінеральним складом нерудні корисні копалини істотно відрізняються від рудних. В основному вони складаються із силікатів, фосфатів, карбонатів, сульфатів.

Торф. Горюча корисна копалина, утворена скупченням решток рослин, що неповністю розкладалися в умовах боліт, за утрудненому доступі повітря й великої вологості. Торф є одноманітною за сполукою і кольором масу. За слабкого розкладання він волокнистий, за високого - більш пластичний, світло-бурого, коричневого або землисто-чорного кольору. Суха речовина складається з рослинних тканин, що не цілком розклалися, і містить 50-60 % вуглецю. В умовах природного залягання має дуже високу вологість.

Торф використовується комплексно як паливо, добриво, теплоізоляційний матеріал. Максимальна теплота згоряння 24 Мдж/кг. Світові запаси торфу на початку 2000 р. перевищували 2 трлн т, найбільше в Росії, Канаді, СІЛА (у тому числі на Алясці - 50 %). У 2000 р. у світі було видобуто 28,5 млн т торфу, а в 2001 р. - 26,7 млн. Торф є важливим джерелом енергії в ряді колишніх радянських республік, Скандинавських країнах, Ірландії.

Крейда. Слабкосцементований, тонкозернистий різновид карбонатних порід. Це напівзатверділі морські осадки, що відкладалися на глибинах від 30 до 500 м і більше. Крейда складається з мікроскопічних уламків і цілих вапняних кістяків мікроорганізмів. Інколи в ній зустрічаються мушлі молюсків, кістяки морських їжаків, кремінних губок, коралів. Мінеральна сполука крейди: 90-99 % кальциту; 1-8% глинистих мінералів (монтмориллоніт, гідрослюди й каолініт); 0,2-6% кварцу, 0,01-7,0 % опала тощо. Крейда м'яка, її щільність - 2,70-2,72 г/см 3; природна вологість - ЗО-33 %.

Важливою діагностичною ознакою є біла риска. Під час дії слабким розчинам хлорної кислоти відбувається розкладання крейди й бурхливе виділення вуглецю - "скипання".

Крейда широко розповсюджена в природі і в основному відноситься до верхньокрейдяних і нижньопалеогенових відкладень. Зазвичай залягає у вигляді шарів. Найширша смуга відкладень крейди простягається від річки Емба в Західному Казахстані до Великої Британії. її потужність місцями досягає сотень метрів, так у районі Харкова вона доходить до 600 м.

Крейда використовується в сільському господарстві для вапнування ґрунтів і підгодівлі тварин. Крейда білих кольорів використовується як білий пігмент під час готування фарб, замазок, а також при виробництві вапна й портландцементу. У промисловості крейда використовується як наповнювач для гуми, пластмас, для виробництва солі, скла, очищення цукру.

Размещено на Allbest.ru