§ 12. Мінерали та гірські породи

1. Візьми зразки гірських порід і мінералів зі шкільної колекції (мал. 12.1). Схарактеризуй їх за такими ознаками: 1) колір; 2) твердість (щільний/пухкий); 3) розчинність у воді (розчинна/нерозчинна). Пригадай, за якою ознакою відрізняють мінерали від гірських порід. Які ще ознаки (спільні/особливі) мають зразки? Наведи приклади використання людиною цих мінералів і гірських порід.

Мал. 12.1. Зразки гірських порід і мінералів

У чому різниця між мінералами та гірськими породами?

У земній корі протягом мільйонів років сформовано незліченні багатства — мінерали і гірські породи. Чим вони різняться?

Мінерали однорідні, тобто утворені однією речовиною. Вони можуть бути в різних агрегатних станах. У земній корі мінерали перебувають здебільшого у твердому стані. Прикладами мінералів є польові шпати, кварц, слюди, алмаз, графіт, золото. Гірські породи утворені з кількох мінералів (мал. 12.2).

Мал. 12.2. Гірська порода граніт складається з кількох мінералів

Гірські породи є не лише в горах, а й на рівнинах під шаром ґрунту. Більшість гірських порід — тверді тіла (граніт, базальт, мармур, кам’яне вугілля, залізна руда, кухонна сіль, глина, пісок). Трапляються і рідкі гірські породи, наприклад нафта, і газуваті — природний газ.

Які властивості мінералів і гірських порід?

Досліджуючи мінерали і гірські породи вивчають їх фізичні, хімічні, геологічні та інші властивості. Зокрема тверді мінерали мають колір, блиск, прозорість, твердість, щільність. Характеризуються хімічним складом, формою кристалічних ґраток — просторовим розміщенням атомів і молекул. Їх досліджують також на здатність розколюватися при ударі, чинити опір зовнішній механічній дії. Окремі мінерали мають притаманні саме їм властивості. До них зокрема відносять: магнітність (магнітний залізняк), запах (мінерал арсенопірит під час удару виділяє різкий часниковий запах), смак (солоні, гіркі, терпкі, пекучі), розчинність, горючість тощо.

Для дослідження твердості будь-яких матеріалів (від гуми до металів) зараз використовують високоточні спеціальні прилади — твердоміри. Проте вдома чи під час польових досліджень можна скористатися методом, який запропонував німецький натураліст Карл Фрідріх Крістіан Моос (1773-1839). Він поділив усі мінерали на 10 груп, у якій кожний наступний мінерал дряпає попередній (мал. 12.3).

Мал. 12.3. Шкала Мооса

Як утворилися мінерали та гірські породи?

Різні умови утворення мінералів та гірських порід є чинником їх розмаїття, і ознакою поділу на магматичні, осадові й метаморфічні (мал. 12.4).

Мал. 12.4. Види гірських порід і мінералів

Магматичні породи утворюються з магми, яка внаслідок вулканічної діяльності може глибоко проникати в земну кору або виходити на земну поверхню. Коли магма на значних глибинах повільно охолоджувалася, то утворювалася гірська порода граніт. На поверхні магма охолоджується швидко, за таких умов утворюється гірська порода базальт.

Осадові породи утворюються під дією температури повітря, води, організмів та інших процесів, що відбуваються на поверхні Землі й у глибинах морів і океанів. Ці породи найпоширеніші й покривають близько 3/4 поверхні континентів. За процесами утворення їх поділяють на 3 групи: уламкові, хімічні й органічні. Уламкові утворюються внаслідок механічного руйнування інших порід і накопичення уламків (пісок, пісковик, галька, валун, гравій тощо). Хімічні — в результаті випадання мінеральних солей із розчинів (вапняк, крейда, кам’яна і калійна солі, гіпс, бурий залізняк, боксити, фосфорити тощо). Переважають припущення учених, що органічні породи (вапняк, торф, кам’яне і буре вугілля, нафта, природний газ) утворились завдяки життєдіяльності організмів, їхнього подальшого відмирання та накопичення. Проте розглядаються й інші гіпотези їхнього утворення.

Метаморфічні породи утворюються внаслідок перетворення раніше сформованих гірських порід у нові під дією сильного тиску і високої температури в надрах Землі. Прикладами є перетворення граніту у гнейс, глини — у кристалічний сланець, вапняку — у мармур.

За високих температур породи змінюються і набувають інших властивостей. Наприклад, якщо глину нагріти до 1 500 °С, дістанемо масу, подібну до цегли. І скільки б часу її не тримали у воді, пластичною вона вже не стане.

Упродовж тривалого часу, тисяч і мільйонів років, здійснюється гірський цикл (мал. 12.5) — перехід між трьома типами порід (осадовими, метаморфічними та магматичними). Кожен тип гірської породи змінюється, коли зазнає зовнішнього впливу. Мінерали і гірські породи, які використовують люди у своїй господарській діяльності, називають корисними копалинами. За особливостями використання корисні копалини поділяють на паливні, рудні, нерудні.

Дізнайся більше про корисні копалини із цифрового додатка (Додаткові матеріали, до § 12).

ЗНАЙ – ПОЯСНЮЙ – ЗАСТОСОВУЙ – ТВОРИ

1. Наведи приклади мінералів і гірських порід.

2. Назви умови утворення мінералів та гірських порід і відповідні їх види.

3. Поясни, для чого, на твою думку, геологу під час польових досліджень потрібні такі інструменти: набір спеціальних молотків (із зазубреним кінцем, молоток-долото), сито, магніти, лупа.

4. Поясни, чому на узбережжі річок і морів утворюються галька і пісок.

5. Назви відомі тобі хімічні символи в умовних записах, що відображають склад мінералів, про які йшлося в параграфі: крейда, вапняк, мармур — СаСО₃; кварц, кварцит — SiО₂; кам’яна сіль, галіт — NaCl, флюорит — СаF₂; корунд — Аl₂О₃; алмаз — С; гіпс — CaSO₄ • 2Н₂О; магнітний залізняк — Fе₃О₄.

6. Доповни назву й пронумеруй підписи до схеми (мал. 12.5).

Мал. 12.5. « ____ перетворення гірської породи»

7. Вирости кристал та змоделюй гірську породу в домашніх умовах за інструкцією із цифрового додатку.

8. Змоделюй за участю дорослих геологічні процеси (кубики цукру імітуватимуть каміння — шматки оригінальної осадової породи).

Назва процесу

Послідовність дій

Роздроби «каміння» молотком або качалкою

Перемістити подрібнене «каміння» в посудину. Спрямуй струмінь води на «каміння». Пророби те саме із цілими шматками «породи»

Покладіть цілі або подрібнені зразки «породи» у металеву бляшанку і нагрівай її доки «каміння» не розплавиться (використовуй дерев’яну прищіпку як тримач). Припини нагрівання і зачекай, поки розплавлений «каміння» охолоне

Роздроби «магматичну породу», що утворилася

§ 22. Мінерали та гірські породи. Корисні копалини

Земна кора складається, в основному, із гірських порід, а гірські породи складаються з мінералів. Усі вони дуже важливі для людей, рослин та тварин. Ми використовуємо їх для побудови будинків, доріг, перетворення у вироби домашнього вжитку — виделок, ложок та багатьох інших предметів. Мінерали в ґрунтах живлять рослини і з їжею потрапляють в організм тварини, людини, зміцнюючи кістки та зуби.

Мінерали оточують нас усюди. Сіль, яку використовуємо на кухні, — мінерал. Алмаз для виготовлення прикрас — теж мінерал. Цікавим є факт, що мінерали створені природою, тобто людина не бере участі в цьому процесі. Налічують більше 5,5 тисяч мінералів, з яких людина навчилася використовувати близько 400.

Запам’ятайте!

Мінерали формуються або з одного хімічного елемента, або з комбінації кількох елементів.

Цікаві факти

Значний внесок у розвиток геології та географії здійснив український вчений Павло Тутковський (1858-1930 рр.). Зокрема, він став автором праці «Словник геологічної термінології». А у 1917 році створив при Київському університеті Географічний інститут.

• Розгляньте приклади мінералів. Назвіть предмети в побуті, для виготовлення яких потрібні мінерали.

Приклади мінералів та їх використання

Алмази використовують для виготовлення прикрас та в промисловості: вони дуже тверді, тому здатні шліфувати і розрізати метали.

Тальк часто використовують для виготовлення косметичних засобів, дезодорантів та косметичної пудри. Також його додають до пластику та фарби.

Срібло — перший метал, який освоїли люди. З нього виготовляли монети та прикраси. Срібло має високу електропровідність, тому його використовують для виготовлення акумуляторів.

Кальцит — один із найпоширеніших мінералів. Його додають під час виготовлення цементу, вапна.

Кварц використовують для виготовлення скла та прикрас. З нього складаються деякі комп’ютерні елементи.

• Розгляньте приклади гірських порід. Назвіть предмети в побуті, для виготовлення яких потрібні гірські породи.

Приклади гірських порід та їх використання людиною

Граніти — це застигла магма в товщі земної кори. Широко використовують у будівництві, оскільки граніти міцні та при шліфуванні стають красивими і гладкими. Україна багата на поклади гранітів.

Обсидіан люди часом називають вулканічним склом, через те що він гладкий, з блиском. Цю гірську породу часто використовували для виготовлення дуже гострих ножів.

Габро в народі часто називають «вічним» каменем через те, що перші ознаки його старіння проявляються через 500 років. Особливо багаті запаси цього каменю на Житомирщині.

Пемза, на відміну від попередніх гірських порід, має пористу, піноподібну форму. Вона сформувалася під час виділення газів з магми в процесі її остигання. Цілком можливо, що шматочки пемзи є у вашій ванній кімнаті — ним легко видаляють відмерлу шкіру.

Запам’ятайте!

Корисні копалини — гірські породи та мінерали, які людина використовує чи може використати в майбутньому в господарській діяльності.

Багато мінералів кольорові, здавна люди навчилися їх подрібнювати до порошкоподібного стану і виготовляти фарби. Такі гірські породи, як крейда, вапняк і доломіт, використовують для виготовлення вапна. Вапняним розчином, до якого додавали вохру (від блідо-жовтого до темно-бурого кольорів), природні глини (червоні), малахіт (синій, зелений), розписували помешкання. Зараз порошок кольорових гірських порід і мінералів є основою силікатних фарб, до яких для міцності додають рідке скло або синтетичні смоли.

Підсумки параграфа

Земля складається здебільшого з гірських порід, які є різними комбінаціями мінералів. Між собою вони різняться за виглядом, густиною, кольором, твердістю та іншими особливостями. Людина активно використовує різні за властивостями мінерали та гірські породи з давніх-давен.

• 1. Що називаємо гірською породою, а що — мінералом?
• 2. Назвіть приклади мінералів та способи їх використання людиною.
• 3. Які з відомих вам мінералів чи гірських порід є у ваших оселях?

Проводимо експеримент

Загальна характеристика гірських порід та мінералів

Для експерименту вам потрібно зібрати власну колекцію з 5-6 мінералів та гірських порід. Скористайтеся схемою нижче.

Проведіть їх власне дослідження, описавши зібрані зразки, використовуючи такий план.

2. Стан (пухкий, зцементований).

3. Структура (легко залишається на руках, зерниста, склоподібна, кристалічна, однорідна).

4. Твердість (залишає чи ні риску на папері, ламається чи ні в руках).

1.32: Що таке мінерали? і в чому різниця між гірською породою і мінералом?

Деякі основні геологічні концепції корисні для пояснення походження гірських порід, які утворюються в океанічних басейнів або спостерігаються в скелястих відслоненнях уздовж берегової лінії. Скелі утворюються різними способами, і оскільки Земля настільки стара, породи, які, можливо, утворилися в одному місці, могли бути змінені або переміщені на великі відстані від місця її походження.

Що таке мінерали? У чому їх значення?

Мінерал – це природне неорганічне (ніколи не живе) тверде тіло з певним внутрішнім розташуванням атомів (кристалічна структура) і має хімічну формулу, яка змінюється лише в обмеженому діапазоні, що не змінює кристал структура.

В даний час налічується близько 4000 відомих мінералів різного хімічного складу і внутрішніх атомних кристалічних композицій (розглянуто нижче). Однак трохи більше десятка вважаються «поширеними мінералами» через їх достатку на земній поверхні. На малюнку 1.87 показані поширені породоутворюючі мінерали.

Навпаки, мінерали, які вважаються дорогоцінними каменями, в основному, надзвичайно рідкісні. Більшість мінералів – це хімічні сполуки, що складаються з двох або більше елементів, однак, деякі елементи, природно, зустрічаються у мінеральній формі, включаючи золото, мідь, платину, сірку та залізо. Малюнок 1.87. Звичайні породоутворюючі мінерали – найпоширеніші мінерали, знайдені на нашій планеті Земля.

У чому різниця між гірською породою та мінералом?

Гірська порода – це відносно твердий, природно сформований агрегат мінеральної речовини або скам’янілої речовини. Гірські породи є сумішами і можуть складатися з одного або декількох мінералів, але можуть включати органічні речовини та інші немінеральні речовини, такі як гази і вода. Скелі – це те, що складається з матеріалів твердої Землі та інших скелястих планет і супутників Сонячної системи. Слово камінь – ще один поширений термін, який використовується для опису скелі.

Гірські породи складаються з одного або декількох мінералів. На малюнку 1.88 показано, як мінерали можуть бути об’єднані, утворюючи різні види гірських порід, які утворюються в різних умовах навколишнього середовища. Малюнок 1.88. Комбінації загальних мінералів відбуваються в різних видах гірських порід. Вид породи залежить від геологічної обстановки, де вони утворюються: магматичні, осадові або метаморфічні. Мінеральний склад породи відображає фізичне середовище та геологічну історію, де утворилася скеля. Скелі утворюються в різних геологічних умовах, починаючи від місць на поверхні землі або поблизу неї, глибоко під землею або навіть у космічному просторі. Більшість порід ми бачимо на поверхні нашої планети, утворених процесами, які відбувалися давно. Однак ми можемо побачити ці процеси, які утворюють гірські породи, активно відбуваються в багатьох місцях сьогодні. Швидке утворення скель можна побачити, як відбувається, наприклад, охолодження лави від виверження вулкана в таких місцях, як Гаваї чи Ісландія. Однак більшість порід, які ми бачимо навколо нас, утворюються дуже повільно в налаштуваннях, які можуть бути не помітні на поверхні землі. Повільні процеси, що створюють гірські породи, можна зробити висновок, спостерігаючи рифи, що ростуть і накопичуються в океанах, або опади, що переносяться проточною водою в потоках або переміщуються хвилями, що розбиваються на пляжах. Ми можемо бачити відкладення відкладень, але ми не можемо бачити, як вони перетворюються на камінь, оскільки процес може зайняти тисячі або навіть мільйони років.

Мінеральний склад породи відображає фізичне середовище та геологічну історію, де утворилася скеля.