Вкорінення магми в товщу земної кори

Гірські́ поро́ди (англ. rocks, нім. Gesteine) — природні агрегати однорідних або різних мінералів, що виникли за певних геологічних умов у земній корі або на її поверхні, більш чи менш стійкі за складом, які утворюють самостійні геологічні тіла[1][2]. Академік М. С. Шатський (1905—1960) визначав гірську породу, як парагенезис мінералів[3][4]. Як правило, гірськими породами вважаються лише тверді тіла, хоча в широкому розумінні до гірських порід належать також рідкі речовини (вода, нафта тощо) та природні гази.

Природні скупчення мінеральних агрегатів вивчає петрографія (від грецьких слів грец. πετρα — камінь; γραφω — пишу) — геологічна наука, яка вивчає мінеральний склад гірських порід, їх будову, походження, умови залягання, розповсюдження та утворення корисних копалин (руд, вугілля, нафти, газу, солей та підземних вод). Крім того, інженерна геологія вивчає гірські породи як основу фундаментів для будівель і споруд, середовище і матеріал для будівництва, агрономія — як родючі ґрунтоутворювальні породи.

Класифікація[ред. | ред. код]

Гірські породи розрізняються за походженням, мінеральним та хімічним складом, структурою, текстурою, властивостями та ін[5].

За походженням[ред. | ред. код]

За походженням гірські породи поділяються на три великі групи: магматичні, осадові та метаморфічні.

• Магматичні гірські породи утворились внаслідок затвердіння речовини верхньої мантії Землі, природного силікатного розплаву — магми, яка піднімаючись уверх при геотектонічних процесах, охолоджувалась та тверднула. До них належать такі гірські породи:

• інтрузивні (глибинні) — магматичні гірські породи, що утворилися внаслідок кристалізації магми в глибинах земної кори. Формуються в умовах повільного охолодження магми під високим тиском і за активної участі легких компонентів. Мають повнокристалічну структуру, текстура порід звичайно масивна;
• гіпабісальні — загальна назва магматичних гірських порід, що утворилися на невеликих глибинах в товщі земної кори. За умовами залягання, складом і структурами гіпабісальні гірські породи займають проміжне положення між глибинними (абісальними) і ефузивними гірськими породами;
• ефузивні (виливні) — магматичні гірські породи, що утворилися внаслідок застигання вулканічної лави на земній поверхні. Поширені на території України. Структура — порфірова, текстура — пориста, пузириста;
• пірокластичні — уламкові гірські породи, що складаються переважно з вулканічних матеріалів.

• Осадові гірські породи утворились з продуктів руйнування будь-яких гірських порід, які випали в осад на поверхні землі або на дні водоймищ без участі або за допомогою живих організмів і поділяються на:

• теригенні (уламкові) — вид осадових відкладів світового океану. Геологічні відклади, що складаються з уламків гірських порід і мінералів, які утворилися внаслідок перенесення продуктів руйнування суходолу й перевідкладення їх на схилах, у долинах рік, морських та озерних басейнах. З теригенних відкладів утворюються уламкові гірські породи. Розрізняють такі їх різновиди:

• алювіальні — незцементовані відклади постійних водних потоків (річок, струмків), що складаються з уламків різного ступеня обкатаності і розмірів (валуни, галька, гравій, пісок, суглинок, глина);
• пролювіальні — відклади, що нагромаджуються біля підніжжя гір внаслідок змивання зі схилів продуктів вивітрювання;
• делювіальні — продукти вивітрювання гірських порід (глина, пісок, щебінь та ін.), наноси, що утворюються біля підніжжя та на нижніх частинах схилів висот внаслідок змивання зруйнованих гірських порід з верхніх частин цих схилів дощовими потоками і талими сніговими водами, а також під впливом сили тяжіння, морозного зсуву та текучості ґрунту (соліфлюкція);
• елювіальні — це продукти вивітрювання гірських порід, що не переносяться агентом вивітрювання, а залишаються на місці утворення і зберігають якості материнської породи, утворюючи так звану кору вивітрювання;
• гляціальні — геологічні відклади, утворення яких генетично пов’язане із сучасними або стародавніми гірськими льодовиками й материковими покривами;

• органогенні (біогенні) — осадові гірські породи, що утворилися з решток рослинних і тваринних організмів або продуктів їх життєдіяльності. Поділяють на морські і континентальні. Розрізняють:

• фітогенні (каустобіоліти, діатоміти та ін.);
• зоогенні (вапняки, крейда, спонголіти, радіолярити);
• змішаного походження (трепели й опоки);

• хемогенні — група гірських порід, що утворилися шляхом хімічного осадонакопичення з вод або розчинів без участі біологічних процесів. У їхньому утворенні значну роль грає процес випаровування, тому хемогенні пород також називають евапоритами. Хемогенні породи поділяються на сульфатні та галоїдні породи. Найпоширенішими є сульфатні породи — це ангідрити і гіпс. Група галоїдних порід представлена кам’яною сіллю (галітом) й калійними солями (карналітом та сильвінітом). Залежно від способу і місця виникнення, а також походження вод і розчинів хемогенні гірські породи можуть бути:

• осадовими;
• гідротермально-осадовими;
• гідротермальними;

• техногенні.

• Метаморфічні гірські породи утворились із магматичних та осадових внаслідок перекристалізації на глибині під впливом високої температури і великого тиску, а також різних фізико-хімічних процесів. Це породи:

• регіонального метаморфізму, що має місце при зануренні порід на велику глибину при високих температурах і тиску. Характерною особливістю такого метаморфізму є сланцева або гнейсова (смугаста) текстура та кристалічнозерниста структура. Гірські породи регіонального метаморфозу у більшості своїй представлені сланцями — породами з явно вираженою сланцевою текстурою, їх назва визначається вмістом переважаючого мінералу (хлоритовий сланець, тальковий сланець, мусковітовий сланець, біотитовий сланець тощо);
• контактового метаморфізму, що має місце на контакті прориву магми в товщу земної кори. Характерною особливістю такого типу метаморфізму є повнокристалічна структура, масивна текстура і невелика пористість. Породи метаморфізму контактового типу — гнейс (гранітогнейс, діоритогнейс, сієнітогнейс та ін.), кварцит, мармур;
• динамометаморфізму, обумовленого одностороннім тиском при гороутворенні. Відмінними ознаками гірських порід такого типу метаморфізму є безладна структура та текстура. Продукти динамометаморфізму — тектоніти.

У земній корі до глибини 16 км співвідношення цих гірських порід приблизно таке: 60 % складають магматичні, 32 % — метаморфічні і 8 % — осадові. У той же час майже 76 % поверхні Землі і дна водоймищ вкрито крихкотілими шаруватими гірськими породами осадового походження. При цьому найбільше розповсюдження мають глини та глинисті породи, на частку яких припадає 76 % відкладів, на долю пісків, пісковиків, вапняків та інших — 25 %.

За речовинним складом[ред. | ред. код]

Магматичні гірські породи за вмістом кремнезему (SiO2) умовно ділять на:

• кислі (понад 65 % SiO2) — інтрузивні: граніт, пегматит, кварцовий порфір; ефузивні: ліпарит, дацит, обсидіан (вулканічне скло), пемза;
• середні (65-52 %) — інтрузивні: діорит, сієніт; ефузивні: трахіт, андезит;
• осно́вні (52-40 %) — інтрузивні: габро, норити, габроноритиі лабрадорити; ефузивні: базальти, діабази, долерити;
• ультраосно́вні (менше від 40 %) — породи лише інтрузивного походження: дуніт, піроксеніт, перидотит;

за метасоматичними змінами:

• кайнотипні‎ — незмінені чи частково змінені вторинними процесами ефузивні та інтрузивні магматичні гірські породи;
• палеотипні‎ — переважно ефузивні магматичні породи, що зазнали суттєвих змін внаслідок вторинних процесів.

Осадові гірські породи виникли внаслідок відкладення (механічного, хімічного, органічного) з води та повітря продуктів руйнування магматичних і метаморфізованих порід, решток живих організмів тощо.

В осадових гірських породах виділяють первинні мінерали, які збереглися після руйнування материнської породи, наприклад кварц, слюди у піску; сингенетичні, які утворились у процесі формування осадових порід (наприклад, каолініт у глинах); уламки будь-яких гірських порід — магматичних, метаморфічних, самих осадових (наприклад, граніт та кварцит у щебені, гальці); органічні залишки.

Мінерали осадових порід бувають у кристалічному, аморфному та колоїдному станах. Нарівні з первинними мінералами (польовими шпатами, кварцом, слюдами) в осадових породах велике значення мають мінерали новоутворень, наприклад глинисті мінерали — каолініт, гідрослюди та низка інших мінералів осадового походження: кальцит, доломіт (карбонати), гіпс, ангідрит (сульфати), які відсутні в магматичних породах.

Метаморфічні гірські породи за мінеральними асоціаціями поділяють на фації:

• зеленосланцева (хлорит, зелена рогова обманка, епідот)
• амфіболітова (амфібол, слюди, рідше гранат)
• гранулітова (кварц, польовий шпат, гранат, рідше піроксен)

Якщо вміст мінералів у гірській породі дорівнює або перевищує 10 % (за об’ємом), то вони називаються головними породоутворюючими, а якщо менше 10 % — другорядними. Розрізняють первинні мінерали і вторинні. Первинні утворились водночас з гірською породою, а вторинні — в процесі формування та подальшої історії гірської породи. Первинними мінерали можуть бути для одних гірських порід і ті ж самі мінерали — вторинними для інших. Наприклад, такий мінерал, як каолініт, виявляється первинним у глині і вторинним у граніті[6].

Породоутворюючі мінерали беруть неоднакову участь у будові гірських порід. Найбільша роль польових шпатів — вони становлять до 60 % від об’єму магматичних порід, близько 30 % метаморфічних і до 12 % осадових. Кварц бере участь також у будові як магматичних та метаморфічних, так і осадових порід, складаючи близько від 12 % об’єму земної кори. Карбонати становлять лише 1,7 % від об’єму, а сульфати — 0,1 %.

Класифікація найпоширеніших породоутворюючих мінералів за хімічним складом подана у таблиці[6].

За структурою[ред. | ред. код]

Під структурою гірської породи мають на увазі її будову, обумовлену формою і величиною мінералів, що її утворюють, ступенем їх кристалізації, взаємовідношеннями і засобами зростання. Структура відбиває умови утворення гірських порід.

Розрізняють такі типи структур: повнокристалічну, порфірову та аморфну[6].

Повнокристалічна структура може бути рівномірно зернистою, коли кристали мінералів, які входять до складу гірської породи, мають приблизно однакові розміри. За величиною зерен (кристалів) повнокристалічна структура буває: крупнозернистою (розмір зерен у поперечнику понад 3 мм); середньозернистою (1…3 мм) та дрібнозернистою (до І мм). Потайнокристалічна (приховано-кристалічна) структура може бути виявлена лише під мікроскопом.

Порфірові структури теж належать до кристалічних і характеризуються наявністю крупних кристалів, які занурені в агрегат кристалічних зерен меншого розміру або у склоподібну основну масу. Подібні структури утворюються у тому випадку, коли кристалізація здійснюється у два етапи: на першому етапі на великій глибині утворюються крупніші кристали, на другому — на значно меншій глибині — кристалізується решта магми.

Некристалічні (аморфні, склуваті) структури притаманні породам, які складаються з нерозкристалізованої основної маси.

За іншими показниками[ред. | ред. код]

В залежності від характеру зв’язків окремих зерен розрізняють такі типи гірських порід:

• пухкі (роздільно-зернисті) — механічні суміші різних мінералів або зерен одного мінералу, не пов’язаних між собою, наприклад, пісок, гравій, галька;
• зв’язні (глинисті) — гірські породи з водно-колоїдними зв’язками часток між собою, наприклад, глини, суглинки, боксити; їх особливість — висока пластичність при насиченні водою;
• тверді (скельні та напівскельні) — з жорсткими та пружними зв’язками, що мають фізико-хімічну природу, наприклад, пісковики, граніти, діабази, ґнейси.

Як об’єкт гірничих розробок гірські породи поділяють на скельні, напівскельні, щільні, м’які, сипучі, зруйновані.

За текстурою — однорідні і неоднорідні. Під текстурою породи розуміють характер розташування її складових частин у просторі та щільність породи. Серед однорідних текстур виділяють масивні (суцільні) текстури, які складені мінералами без будь-якої орієнтації, серед неоднорідних — сланцюваті (порода розсланцьована на окремі пластинки), гнейсоподібні, у яких мінерали розташовані паралельно один до одного, флюїдальні — мінерали витягнуті в одному напрямку, пористі (шлакові) — за наявності у породі великої кількості пор та порожнин. Для осадових сипучих гірських порід характерна безладна текстура, оскільки її складові частини (зерна, уламки) можуть розташовуватись як завгодно.

Властивості[ред. | ред. код]

Фізичні властивості[ред. | ред. код]

Як фізичні тіла гірські породи характеризуються щільнісними, пружними, міцнісними, тепловими, електричними, магнітними, радіаційними та іншими властивостями, які в першу чергу залежать від їх мінерального складу і макробудови (структурно-текстурних ознак).

Фізико-механічні властивості:

• густина гірських порід 1000 (туфи) — 4700 кг/м³;
• модуль поздовжньої пружності 5х109 −1,5·1011 Па;
• коефіцієнт Пуассона 0,15-0,38;
• границя міцності при стисненні до 5·108 Па;
• границя міцності при розтягу до 2,0·107 Па.

Тепло-фізичні властивості:

• коефіцієнт теплопровідності 0,2−10 Вт/(м·К);
• питома теплоємність 0,5-1,5 кДж/кг·К;
• коефіцієнт лінійного теплового розширення 2·10−6−4·10−4К−1.

Електромагнітні властивості:

• питомий електричний опір 10−2−1012 Ом·м;
• відносна діелектрична проникність 2−30;
• магнітна сприйнятливість 10−7−3,0.

Гірничотехнічні властивості[ред. | ред. код]

Характеристики та гірничо-технологічні властивості гірських порід — міцність, абразивність, твердість, буримість, висаджуваність, збагачуваність.

Відмінною особливістю гірських порід є їх багатоагрегатність, обумовлена тим, що пори та тріщини гірських порід в природних умовах заповнені газами, рідинами або сторонніми породами.

Особливу групу складають органогенні гірські породи — вугілля. Викопне вугілля — це тверді каустобіоліти, які є продуктами метаморфізму залишків рослин. За походженням та складом рослинних залишків розрізняють гумусове, сапропелітове та ліптобіолітове вугілля. Вугілля являє собою аморфну масу, що є механічною сумішшю або твердим розчином різних органічних компонентів з включеннями неорганічних домішок.

Колекторні властивості[ред. | ред. код]

Властивості гірських порід пропускати через себе рідкі та газоподібні флюїди і акумулювати їх у порожнинному просторі. Основні параметри: проникність, ємність, флюїдонасиченість. Проникність гірських порід — найважливіший параметр колектора, який визначає потенційну можливість вилучення з породи нафти та газу. Розрізняють абсолютну, ефективну і відносну проникність. Абсолютна (фізична) — проникність при фільтрації однорідної рідини або газу визначається геометрією порового простору і характеризує фізичні властивості породи. Ефективна проникність — здатність породи пропускати флюїд у присутності інших флюїдів, що насичують пласт, — залежить від складності структури порового простору, поверхневих властивостей, наявності глинистих часток. Відносна проникність зростає зі збільшенням насиченості породи флюїдом і досягає максимального значення при повному насиченні; для нафти, газу, води вона коливається від 0 до 100%-го насичення. Загальну ємність порід-колекторів складають порожнини трьох основних типів, що розрізняються за генезисом, морфологією, умовами акумуляції і фільтрації нафти і газу. Загальна ємність гірських порід характеризується сумарним об’ємом пор, каверн, тріщин. Заповнення і витіснення флюїдів у пластах залежать від особливостей будови ємнісного простору гірських порід (розмір, форма, сполучуваність пустот зумовлюють режим фільтрації рідин і газів), від міри вияву капілярних сил, від характеру розподілу залишкових флюїдів. Порові канали характеризуються переважанням капілярних сил над гравітаційними, каверни — переважаючим впливом гравітаційних сил, у тріщинах одночасно виявляється дія капілярних і гравітаційних сил. Вияв тих або інших сил зумовлює величину ефективної пористості, проникність і збереження частини залишкової води в колекторах.

Гірськими породами складені верхні оболонки планет земної групи (Меркурій, Венера, Марс), а також Місяць, астероїди, супутники планет-гігантів.

Ідентифікація гірських порід[ред. | ред. код]

Визначення гірської породи починають з визначення кольору та його відтінків, що вказує на належність до того чи іншого типу у хімічній класифікації. Потім за структурою та текстурою визначають походження та головні породоутворюючі мінерали. За цими ознаками і визначають назву гірської породи.

Гірські породи в Україні[ред. | ред. код]

В Україні глибинні магматичні й метаморфічні поширені в межах Українського кристалічного щита й Рахівського масиву у Східних Карпатах, вивержені гірські породи (андезити, порфірити, діорити, базальти та ін.) є в усіх регіонах України, але найбільшого розвитку вони досягли у Криму й на Закарпатті. Найпоширенішими в Україні осадовими гірськими породами є піски, пісковики, глини, вапняки тощо.

Див. також[ред. | ред. код]

• Венеріанські породи
• Марсіанські породи
• Місячні породи
• Пуста порода
• Природно-напружений стан гірських порід
• Руйнування гірської породи
• Структура гірських порід
• Атлантичний тип гірських порід
• Арктичний тип гірських порід
• Тихоокеанський тип гірських порід

Примітки[ред. | ред. код]

Джерела[ред. | ред. код]

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. —  : Східний видавничий дім, 2004—2013.
• Словник-довідник з фізичної географії / укл. Єна О. В., Супричов О. В. — Київ, 2002. — с. 238
• Ваганов І. І. Інженерна геологія та охорона навколишнього середовища [Текст]: навч. посіб. / І. І. Ваганов, І. В. Маєвська, М. М. Попович ; Вінниц. нац. техн. ун-т. — Вінниця: ВНТУ, 2014. — 266 с. — ISBN 978-966-641-591-5
• Інженерна геологія. Механіка ґрунтів, основи і фундаменти: [підручник]/ М. Л. Зоценко, В. І. Коваленко, В. Г. Хілобок, А. В. Яковлєв. — К.: Вища школа, 1992. — 408 с. — ISBN 5-11-003835-X.
• Алисон А., Палмер Д. Геология: Пер. с англ. — М.: Мир, 1984. — 568 с.
• Дружинин М. К. Основы инженерной геологии. — М.: Недра, 1978. — 246 с.
• Ананьев В. П. Передельский Л. В. Инженерная геология и гидрогеология. — М.: Высшая школа, 1980. — 271 с.
• Маслов Н. Н. Основы инженерной геологи и механіки грунтов / Н. Н. Маслов. — М.: Высшая школа, 1982. — 511 с.
• Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы / Под ред. Е. М. Сергеева — М.: Недра, 1985. — 332 с.
• Положення про проектування гірничодобувних підприємств України та визначення запасів корисних копалин за ступенем підготовленості до видобування.

Посилання[ред. | ред. код]

• Gesteine — Baumaterial unserer Erde (нім.)
• Словарь геологических терминов. Горные породы на сайті «Все о геологии» (рос.)