Гірські породи народжуються, живуть, вмирають
Всі гірські породи виникають в певній геологічній обстановці. Залежно від умов утворення вони поділяються на осадові, магматичні і метаморфічні. Коротко познайомимося з їх основними особливостями і походженням.
Гірські породи першої групи - осадові - володіють добре вираженою слоистостью. Вони утворилися шляхом осадження мінеральних часток або розчинених хімічних речовин з морської, озерної і річкової води, а іноді - внаслідок накопичення залишків тварин або рослин (рис. 2). До групи осадових порід відносяться вапняки і пісковики, мергелі, піски, глини, торф, викопне вугілля та ін.
Мал. 2. Скам'янілі раковини молюсків в керченської руди
Але гірська порода - не тільки мінеральний агрегат, який виник певним шляхом. Будь-яке мінеральне скупчення утворює геологічне тіло тієї чи іншої форми і характеризується певними взаємовідносинами з навколишніми гірськими породами. Іншими словами, всі гірські породи мають певні формами залягання.
Найбільш поширена форма залягання осадових порід - шар, або пласт. Буває, що поверхні, що обмежують шар, швидко сходяться. Така форма залягання називається лінзою. Шари і лінзи осадових порід зазвичай лежать на підстилаючих породах, не порушуючи їх положення, або, як кажуть геологи, згідно. Деякі осадові породи можуть утворювати січні тіла. Такі, наприклад, купола кам'яної солі, що прориваються вищележачі гірські породи.
Важко повірити, що з дрібних частинок, що містяться у воді, або із залишків організмів і рослин могло виникнути величезна кількість твердої речовини, з якого складаються гірські хребти. Дивного, проте, в цьому нічого немає, так як відкладення опадів відбувалося протягом тривалих відрізків часу, що вимірюються багатьма мільйонами років,
Осадові гірські породи виникають не відразу. Спочатку на дні водойми накопичується мулистий, піщанистий, галечникові чи іншої осад. Він покривається новими відкладеннями, ущільнюється, просочується мінеральними солями з циркулюючих по ньому вод і врешті-решт перетворюється на тверду гірську породу - глину (з глинистого мулу), піщаник (з піску), конгломерат (з гальки і валунів). Іноді при утворенні осадових порід у великій кількості накопичуються залишки раковин і вапняних скелетів загиблих організмів - молюсків, коралів, форамініфер. Тоді виникають ракушечники і інші види органогенних вапняків.
Не тільки тварини, а й рослини можуть бути будівельниками гірських порід. Наприклад, кам'яне вугілля є продуктом ущільнення і зміни дерев, чагарників і трав, що росли в заболочених низинах в минулі геологічні епохи. Відбитки кори і листя, залишки коренів древніх рослин в пластах вугілля - німі, але яскраві свідки його рослинного походження.
На суші осадові породи широко поширені, і, на перший погляд, може здатися, що вони відіграють значну роль в будові Землі. Однак насправді це не так. Осадові породи займають порівняно невелику глибину. У масштабі земної кулі вони утворюють всього лише «плівку», під якою знаходяться породи іншого походження.
Осадові гірські породи - найцінніший геологічний пам'ятник. При вивченні їх шарів можна з'ясувати умови, в яких вони утворилися. Наприклад, вершини багатьох кримських гір складаються з вапняків, в яких зустрічаються залишки скам'янілих коралів. Сучасні корали живуть тільки в прибережних зонах тропічних морів. Тому можна стверджувати, що кримські коралові вапняки утворились в мілководних ділянках теплого моря, колись простягалася там, де зараз височіють гори.
Велика група гірських порід утворилася в результаті затвердіння і кристалізації вогненно-рідкого речовини - магми, яка проникає в земну кору з глибин. Такі гірські породи називаються магматичними, або виверженими. Магма - це складний силікатний розплав, що містить величезну кількість розчинених газів. Припускають, що вона в'язка, тістоподібна, чим і пояснюється її назва (грецьке слово «магма» позначає «густа грязь»). Виливаючи на поверхню, магма втрачає укладені в ній летючі речовини, перш за все пари води. Така «знекровлена», позбавлена газів і парів магма називається лавою. Лаву вивергають вулкани.
До складу магми входить величезна кількість речовин, які не відокремлені один від одного, а утворюють складний взаємний розчин - розплав. Перебуваючи на глибині, в умовах високої температури і величезного тиску, магма, мабуть, складається з ряду хімічних елементів або простих з'єднань, які в міру зниження температури поступово «упорядковуються», формуючи свого роду прообрази майбутніх мінералів. Як тільки температура знизиться настільки, що почнеться затвердіння розплаву, з магми починають виділятися мінерали. Вони з'являються не випадково, що не хаотично, а в певному порядку, який диктується законами кристалізації складних розчинів. Поступово в магматичної осередку залишається все менше розплаву, все більше стає мінералів. Магма поступово переходить в суміш мінералів, яку ми після затвердіння називаємо магматичної, або виверженої, породою. Ці породи, образно кажучи, являють собою затверділі хвилі і бризки колись розплавленого підземного океану.
Перетворення магми в гірську породу відбувається в різних умовах. Так, магма може застигати на глибині, і тоді процес її охолодження йде повільно, виникають зернисті, добре раскрісталлізованних породи, звані глибинними, або плутоніческімі (Плутон - в давньогрецькій міфології бог підземного царства). Найбільш поширеними глибинними породами є граніти, діорити, габро, сиеніти, перідотіти.
Форми залягання глибинних порід дуже різноманітні. Можуть утворитися тіла, приголосні з пластами осадових порід. Такі, наприклад, пластові інтрузії, що виникли шляхом поширення магми між шарами осадових порід. Інші тіла розсікають шари оточуючих порід і тому називаються незгодними. Такі, наприклад, дайки, що утворилися шляхом заповнення тріщин магмою.
Найбільша з форм залягання глибинних вивержених порід - батоліти. Це величезні, площею в сотий і тисячі квадратних кілометрів, гранітні тіла з нерівною поверхнею - покрівлею - і крутими бічними стінками. До недавнього часу вважалося, що батоліти йдуть на десятки кілометрів вниз, до самого магматичного вогнища.
В даний час бездонність батолітов поставлена під сумнів. Застосування нових прийомів дослідження показало, що деякі батоліти Казахстану, Німеччини та ін. - не бездонні тіла, вони мають обмежену товщину - всього кілька кілометрів.
Нарешті, часто під впливом активних внутрішніх сил Землі магма проривається на поверхню, розтікаючись у вигляді потоків лави. Так виникають ізлівшіеся гірські породи, або власне вулканічні. Слово «вулканічний» походить від імені бога вогню і ремесел Вулкана, кузня якого, на думку стародавніх римлян, перебувала під горами, що вивергають вогонь і дим, в групі Липарских островів (Стромболі, Вулкан та ін.). З вулканічних порід найбільш широко поширені базальти, андезити, порфірити, спіліти.
Вулканічні породи також мають різні форми залягання Лава, що тече по ухилу, утворює потоки. На великій вирівняною місцевості виникають покриви. В'язка лава не встигає розтектися і застигає у вигляді куполів. Продукти вулканічних вибухів утворюють шари і лінзи.
На поверхні лава охолоджується набагато швидше, ніж магма на глибині, тому умови для утворення кристалів менш сприятливі. Вулканічні породи зазвичай бувають погано раскрісталлізовани, тонкозернистого, а іноді зовсім позбавлені кристалів; в цьому випадку вони зовні нагадують скло і називаються вулканічними стеклами.
В результаті вибухових вивержень на поверхні Землі накопичується роздроблений вулканічний матеріал - від тонкозернистого, подібного пилу, до грубо-уламкового. Після ущільнення і цементації цей матеріал теж перетворюється в гірські породи. За умовами своєї освіти вони займають проміжне місце між вулканічними і осадовими. Подібно вулканічним ці породи виникли з лави, але складаються вони не із суцільної маси кристалів і вулканічного скла, а з уламків лавового матеріалу, що залягають у вигляді шарів, подібно осадовим породам. Такі гірські породи називаються пірокластичні, що в перекладі з грецького означає «породи, що складаються з уламків вогняного походження». До пирокластическим порід належать туфи, туфобрекчії і туффіти.
Магматичні породи, так само, як і осадові, є важливими пам'ятками геологічного минулого. Глибинні породи свідчать про грандіозні переміщення розплавленого речовини в земній корі, що відбувалися в певні періоди в ділянках зі зниженою міцністю, куди найлегше могла проникнути магма. Вулканічні гірські породи свідчать про багаторазові, часто гігантських за своєю силою вулканічних виверженнях, що супроводжувалися виливом величезної кількості лави і викидами уламкового матеріалу. За кількістю лавових потоків можна судити про кількість вивержень лави на поверхню, по потужності лавових потоків - про силу вивержень. Наявність вулканічних туфів свідчить про вибуховий характер вулканічної діяльності. Зміна лав одного складу лавами іншого говорить про те, що магма з плином часу змінює свій склад, або, як прийнято говорити, відчуває диференціацію.
Третя група гірських порід за своїми властивостями відрізняється від магматичних і осадових і разом з тим пов'язана з ними поступовими переходами. Це так звані метаморфічні, тобто змінені породи, які утворюються в глибинах Землі з осадових і магматичних порід під впливом температури, тиску і хімічно активних речовин. Назва цих порід про- 1 виходить від грецького слова «метаморф», що означає | «Перетворюю».
При метаморфічних перетвореннях з кварцових пісковиків виникають кварцити, з вапняків - мармури, глини перетворюються в глинисті сланці. При глибокому зміні різних порід утворюються гнейси.
Форми залягання метаморфічних порід в багатьох випадках не є чогось нового і є повторенням форми первинної, неметаморфізованних-иой породи.
Однак існують і особливості в заляганні метаморфічних порід. Ті з них, які виникли за рахунок великого тиску в вузьких зонах, розбиває, розвальцьовуються, рассланцовиваются і залягають у вигляді смуг. Своєрідно залягання метаморфічних порід, що утворилися шляхом впровадження під тиском тонких, частих гранітних прожилків в колишні породи. Така своєрідна форма залягання названа розсіяними интрузиями.
Якщо метаморфизм більш-менш значний, дрібні зерна мінералів зникають, порода перекрісталлізо-ють з утворенням більш великих зерен. У багатьох випадках при цьому відбувається зникнення одних мінералів і виникнення інших. Під впливом тиску сплощені і подовжені мінерали в метаморфічних породах розташовуються в одній площині, тому багато хто з цих порід мають добре вираженою Сланцеватая і легко розколюються на тонкі плитки (рис. 3). Якщо ж вихідна порода складається з почергових слойков, то в результаті метаморфізму вона стає полосчатой.
Мал. 3. слюдисто сланець
Де ж зустрічаються метаморфічні породи? Вони утворюються під впливом підвищеної температури і тиску, тому зазвичай бувають поширені в тих ділянках земної кори, які колись перебували на великих глибинах. Метаморфічні породи дуже широко поширені на найдавніших ділянках земної кори - щитах-Балтійському (Кольський півострів, Фінляндія), Українському (Київська, Житомирська, Черкаська та інші області) і ін. Поширені метаморфічні породи і в місцях складчастих гірських споруд. У центральних частинах складчастих споруд, свого часу побували на великих глибинах і зазнали там вплив високої температури, тиску і хімічно активних речовин, також зустрічаються різні кристалічні сланці, гнейси та інші метаморфічні породи.
Отже, гірські породи можуть виникати різними шляхами в результаті різних геологічних процесів, що відбуваються на поверхні і в глибинах планети. Внутрішнє тепло Землі, рух речовини в її надрах, сонячне тепло, морози, робота вітру, води і льоду, життєдіяльність тварин і рослин - всі ці внутрішні і зовнішні геологічні процеси впливають на освіту і подальше життя мінералів і гірських порід, при першому погляді здаються незмінними .
У природі немає мінералів і гірських порід, що існують вічно. Загальний і абсолютний закон природи - рух. В якій би формі воно не проявлялося, воно є завжди. Будь-яка гірська порода колись виникла і коли-небудь її існуванню прийде кінець. Вона не зникне безслідно, а просто перетвориться в іншу гірську породу. Так, при руйнуванні граніту його частки дають початок верствам піску і глини, пісок при метаморфизме перетворюється в піщаник і кварцит, а будучи занурений в надра, може знову дати початок граніту.
Вивчення гірських порід їм €? Ет велике наукове і практичне значення. Знання умов утворення гірських порід дає можливість судити про геологічних процесах на поверхні і в глибинах Землі, які привели до їх виникнення. Наприклад, лави і вулканічні туфи свідчать про вулканічної діяльності складного характеру - чергуванні виливів і вулканічних вибухів; великі масиви глибинних порід служать наочним доказом проникнення із земних надр рідкої вогняної магми, застиглої на деякій глибині від поверхні. Знання властивостей різних гірських порід допомогло розшифрувати внутрішню будову нашої планети і встановити, що Земля складається з ряду оболонок - геосфер, може бути, що мають різний склад.
Практичне значення гірських порід дуже велике. Багато з них самі є корисними копалинами або служать джерелом цінних руд. Граніт, наприклад, - чудовий будівельний і облицювальний матеріал; вапняк застосовується для отримання гашеного вапна, як флюс і т. д. З масивами гранітів пов'язані родовища олова, вольфраму, молібдену та інших рідкісних металів, з глибинними тілами габро - родовища платини, нікелю. Різним магматичних порід супроводжують різні корисні копалини. Ці закономірності дають геологам можливість зосереджувати пошуки корисних копалин в місцях поширення певних гірських порід, що, звичайно, полегшує роботу.
Ми розповіли про деякі найважливіших особливостях гірських порід. Але залишається ще багато цікавих питань, пов'язаних з життям каменю. Випадковий чи характер мають поєднання мінералів і гірських порід в різних районах Землі? Чи завжди на різних етапах геологічної історії утворювалися однакові гірські породи або з ходом часу виникали розбіжності? Ці питання вводять в коло проблем геології сьогоднішнього дня. Тому зупинимося на них трохи докладніше.