Как идентифицировать горную породу

Поверхность Земли сложена из горных пород. Выделяют три основных типа пород: пирогенные, осадочные и метаморфические.

Поверхность Земли сложена из горных пород. Выделяют три основных типа пород: пирогенные, осадочные и метаморфические. Они преобразуются друг в друга согласно т.н. циклу горных пород (см. ниже). В раскаленной магме под земной корой формируются пирогенные породы, которые со временем остывают — либо под землей, либо на ее поверхности. Затем пирогенные породы подвергаются воздействию тектонических процессов и атмосферных явлений, что приводит к их распаду. Обломки и микрофрагменты породы формируют осадок, который постепенно накапливается. С течением времени такой осадок преобразуется в осадочную горную породу и оказывается погребенным в глубине земли. Там он подвергается воздействию высокой температуры и большого давления, в связи с чем минералы преобразуются в горную породу — на этот раз уже метаморфическую. Оставшись под поверхностью земли на достаточно долгий срок, горная порода может снова расплавиться в магме и дать начало новым пирогенным породам. Горные породы — это свидетели геологического прошлого Земли, с их помощью можно узнать многое о состоянии окружающей среды в ту или иную эпоху.

Цикл горных пород

Пирогенные породы
Экструзивные пирогенные породы

Слово «пирогенный» образовано от древнегреческого слова, означающего «огонь». Эти породы образуются из магмы (раскаленного расплава горных пород) под поверхностью Земли. Локация, в которой пирогенные породы начнут остывать, определяет их будущий тип и зернистость. Магма, выходящая на поверхность земли, называется лава. На воздухе лава очень быстро остывает, формируя тем самым экструзивную пирогенную породу. Быстрое охлаждение приводит к формируются мелкозернистой структуры, когда отдельные фрагменты не видны невооруженным глазом. Базальт можно назвать в качестве примерна распространенной экструзивной пирогенной породы. Его серый цвет обусловлен высоким содержанием металлов, в том числе железа и магний. Текстура базальта напоминает швейцарский сыр — это связано с тем, что во время остывания лавы пузырьки газа оставались в ней. Поэтому такая текстура называется пористой. Пример пористого базальта показан на фото ниже.

Интрузивные пирогенные породы

В свою очередь, пирогенные породы, которые остывали на протяжении длительного времени, имеют грубозернистую текстуру — иными словами, все ее отдельные фрагменты хорошо видны. Такие породы начинают свой жизненный цикл в магме и через трещины и расщелины поднимаются выше — в земную кору. Так как под поверхностью земли они не подвергаются атмосферному воздействию, то остывают такие породы очень долго. Процесс постепенного охлаждения позволяет определенным минералам перейти в фазу кристаллизации и роста. Как правило, чем дольше остывала порода, тем более крупными в ней будут минеральные зерна. В качестве примера такой горной породы можно назвать гранит (см. ниже): как видно на фотографии, он практически целиком состоит из светлых кристаллов кварца и шпата с небольшими вкраплениями темных минералов (черной слюды и амфиболита).

Пирогенный гранит

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образуются в процессе распада любых других горных пород под воздействием факторов окружающей среды. Контакт с воздухом, ветром и водой приводит к запуску процесса эрозии — как физической (связанной с дождем и льдом), так и химической (связанной с окислением). Разрушающаяся горная порода оставляет после себя микрофрагменты (осадок), который с течением времени начинает формировать отложения в разных областях. Осадочные частицы переносятся с ветром и водой. Отложения осадочных пород с течением времени спрессовываются и окаменевают. Этот процесс, в ходе которого отдельные частицы слипаются в твердые камни, называется диагенез. Типичная осадочная порода представляет собой своего рода конгломерат из округлых камней, соединенных друг с другом более мелкими фрагментами различных минералов, как показано на фото ниже.

Обломочная осадочная горная порода

Другими характерными признаками осадочных пород являются осадочные слои и окаменелости. Так как осадочные горные породы формируются послойно из окаменевших осадков, они имеют характерную слоистую структуру. В качестве примера здесь можно привести слоистый сланец, формирующийся в результате отложений частиц глины и ила. Кроме того, в осадочных породах встречаются окаменелости — как, например, этот лист растения в сланце на фото ниже. Растения и животные, жившие миллионы лет назад, могут сохраниться в толщах горных пород и дать нам возможность узнать, какой была жизнь на планете в различные периоды ее истории.

Окаменелость в сланце

Кроме того, осадочные горные породы могут формироваться за счет процессов химического и биологического характера. В качестве примера можно привести известняк, состоящий преимущественно из минерала кальцита. Известняк часто содержит окаменелости, так как он формируется на дне неглубоких морей и океанов. В неглубоких местах вода хорошо прогревается и дает дом различным моллюскам. Извлекая из морской воды кальций, моллюски формируют свои панцири, которые затем нередко находятся среди известняковых отложений — как эту ракушку на фото ниже.

Окаменелость в известняке

Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы формируются в земной коре под воздействием жара и давления и образуются как из пирогенных, так и из осадочных, и даже из других пирогенных пород в результате различных тектонических процессов, подвергающих их воздействию высокой температуры и сильного давления. Здесь можно привести пример сланца, крупнозернистой осадочной горной породы, которая состоит из глины. Под воздействием относительно низких температур и давления, что примечательно, сланец преобразуется в аспидный сланец. Визуально две эти породы похожи, но аспидный сланец гораздо более прочный и плотный. Под еще более высокой температурой и давлением сланец преобразуется в филлит, кристаллический сланец и гнейс. На фото ниже показан кристаллический сланец — он очень блестящий, так как в нем содержится большой объем слюды. Некоторые минералы (например, гранат на фото ниже) могут образовываться только в метаморфических породах.

Кристаллический сланец

Гранат

Интересной особенностью метаморфических пород является так называется рассланцевание. Оно отмечается, когда порода нагревается и сдавливается насколько, что отдельные минералы выстаиваются перпендикулярно вектору давления. Из-за этого в гнейсовой породе появляются слои темных и светлых минералов — как на фото ниже.

Гнейс