Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
5. Горные породы
Вещества, слагающие каменную оболочку земного шара, принято называть горными породами. В естествознании природные объекты классифицируются по признакам строения (структуры и текстуры).Например, видим корову - животное. Если у животных есть позвоночник, то они относятся к типу позвоночных (хордовых). Корова имеет позвоночник - позвоночное животное.
Позвоночные, самки которых имеют млечные железы и кормят детенышей молоком, - млекопитающие. У коровы есть вымя, она кормит теленка молоком. Корова - млекопитающее позвоночное животное.
Млекопитающие, копыта которых раздвоены, причисляются к отряду парнокопытных. Копыта коровы раздвоены. Корова - парнокопытное животное. Далее по признакам строения выясняется, что корова жвачное животное, у нее полые рога.
Структура древесины - клеточная, текстура - волокнистая.
По признакам строения частиц выведем понятия - сущность частиц.
1. Частицы без граней, ребер (неправильной формы) размером более 0,01 мм - обломки.
2. Частицы размером менее 0,01 мм (гладкими на ощупь) - глинистые частицы.
3. Частицы с гранями и ребрами (правильных ограничений) - кристаллы.
4. Вещество, противоположное кристаллическому, с беспорядочным расположение атомов - аморфное вещество.
По полученным исходным понятиям выведем производные понятия.
1. Породы, сложенные обломками - обломочные. Полное логически выдержанное построение понятия следующее: Если порода состоит из обломков, то это обломочная горная порода.
2. Породы из глинистых частиц - глинистые.
3. Породы из кристаллов - кристаллические.
4. Породы из твердого аморфного вещества - аморфные.
Далее горные породы каждой полученной группы разделяются по характерным им признакам (алгоритму) строения.
ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ
Различаются по размеру слагающих их обломков. Если размер обломков менее 1 мм, то это мелкообломочные породы. Если размер обломков более 1 мм, то - крупнообломочные.
Далее мелкообломочные породы разделяются по взаимосвязи обломков. Если обломки не связаны друг с другом, рассыпаются, то порода рыхлая. Ее называют песком. Если обломки связаны между собой, не отделяются, то это сцементированная порода - песчаник.
Для определения названий крупнообломочных пород необходимо учитывать такой важный признак, как форма обломков. Если форма обломков угловатая, то порода угловатообломочная. Если форма обломков округлая, то порода округлообломочная.
Затем, крупнообломочные породы с любой формой обломков, как и мелкообломочные, делятся по взаимосвязи обломков. Сцементированные угловатообломочные породы названы брекчиями, а округлообломочные - конгломератами.
Рыхлые угловатообломочные породы подразделяются по размеру оболомков. Если размер обломков 1 - 10 мм, то получается дресва, при размере от 10 до 100 мм - щебень, большего размера - глыбы.
Рыхлые округлообломочные породы в зависимости от размера обломков имеют другие названия: от 1 до 10 мм - гравий, от 10 до 100 мм - галька, большие круглые - валуны.
ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ
Если размер глинистых частиц менее 0,01 мм, то признаков размера частиц и их формы такие породы не имеют. Остается один признак: взаимосвязь глинистых частиц. Если они не связаны, а порода пластичная, то имеем глину. Если плотная гладкая на ощупь порода непластичная, не сминается пальцами, то она сцементированная - аргиллит.
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
Разделяются по количеству слагающих кристаллов (минералов). Если состоять из одного минерала (агрегат одного минерала), то порода мономинеральная. Если из нескольких разных минералов, то - полиминеральная.
Мономинеральные породы определяются по слагающему минералу. Остановимся на минералах белого цвета. Если он царапается ногтем (ноготь на нем оставляет бороздку), то это мягкий минерал - гипс. Породу из гипса также назвали гипсом.
Если белый минерал не царапается ногтем, но стекло или булавка оставляет на нем бороздку, то это минерал средней твердости - кальцит. Если порода, сложенная кальцитом, пористая, и кристаллы в ней не видны, то это известняк. Если порода из кальцита плотная, в ней видны крупные кристаллы хаотичной текстуры, то имеем мрамор. Выделяют промежуточные разности: кристаллический известняк, мраморизованный известняк в зависимости от размера кристаллов.
Если белый минерал не царапается стеклом, а сам оставляет на стекле углубление, то такой минерал - кварц, а порода из него - кварцит.
Если белый минерал соленый - галит (NaCI), то название такой породы всем известно - каменная (поваренная) соль.
Полиминеральные породы разделяются по расположению минералов (по текстуре). Если расположение минералов упорядоченное, то порода с ориентированной текстурой.
Далее такие породы отличаются по характеру расположения минералов. Если минералы расположены равномерно по всей породе, которая имеет вид сжатой, сплющенной, то это кристаллический сланец. Иногда его слагает один минерал, например, слюда - слюдистый сланец.
Если минералы разного цвета образуют полосы, линзы, то это гнейс.
Если минералы распределены в породе беспорядочно, то текстура ее хаотичная. Полиминеральные породы беспорядочной текстуры различаются по слагающим минералам. Если порода сложена белым кварцем, серым и красным (не всегда) полевым шпатом и слюдой, то это гранит. Если породу слагают серый полевой шпат и темно-зеленый или черный амфибол (длинновытянутой формы), то это диорит. Если вместо амфибола занимает такого же цвета пироксен, но короткостолбчатый, то порода - габбро. Если порода представлена пироксеном и оливином, то это - перидотит.
АМОРФНЫЕ ПОРОДЫ
К аморфным веществам с беспорядочным расположением слагающих их атомов (молекул) относятся газы, жидкости, из твердых смолы, стекла, минерал опал - гидрооксид кремния SiO2•nH2O. Горные породы - твердые неорганические вещества, поэтому могут состоять из твердых неорганических аморфных веществ: вулканических стекол и опала.
Если горные породы сложены вулканическим стеклом, то они стекловатые. Часто в стекловатой основной массе присутствуют кристаллы. Тогда структура пород порфировая. Стекловатые породы различаются по особенностям химического состава, в частности по содержанию оксида кремния. Если содержание его порядка 70%, то породы кислые - липариты. Если 60%, то средние - андезиты, если 50%, то основные - базальты.
На практике, в связи с длительностью определения химического состава, учитывается цвет породы. Белый, светло-серый имеют липариты, серый - андезиты, темно-серый, черный - базальты.
Если породы сложены опалом, это опаловые породы. Если опал представлен панцирями диатомовых водорослей, что определяется под микроскопом, то порода диатомит. Если опал в виде глобулей (шариков), то порода опока. Эти опаловые породы микропористые, гладкие на ощупь, цвет их белый или светло-желтый.
Итак, по признакам строения выделяют четыре группы горных пород: 1. из обломков - обломочные, 2. из кристаллов - кристаллические, 3. из глинистых частиц - глинистые, 4. из аморфного вещества - аморфные.
Оказывается, можно просто и быстро определять названия горных пород по признакам их строения. Признаки позволяют создать алгоритмы определения горных пород.
А почему сейчас принято разделять горные породы по происхождению на магматические, осадочные и метаморфические? Почему нет определений названий таких пород по алгоритмам?
Алгоритмов определения магматических, осадочных и метаморфических пород нет потому, что эти породы не имеют признаков происхождения. Без признаков нельзя создать алгоритм.
Возьмем гранит, считающийся магматической породой, образовавшейся при кристаллизации магмы на глубине. Кто-нибудь был там при кристаллизации гранита? Никого не было. Назовите признаки магматического происхождения гранита. Их нет.
Как это нет? Гранит сложен кристаллами, которые формируются при медленном остывании магмы на глубине.
А чем сложен гнейс? Такими же кристаллами, что и гранит. Значит, гнейс - магматическая порода.
Нет, гнейс - метаморфическая порода.
Но, почему? Каменная соль также сложена кристаллами. Отсюда, каменная соль магматическая или метаморфическая порода?
Нет, она осадочная порода.
Между тем, гранит, гнейс и каменная соль сложены кристаллами, и, поэтому, кристаллические породы.
Известняк считается осадочной породой, а крупнокристаллический мрамор, образовавшийся из него, - метаморфической, в результате воздействия на известняк глубинного тепла. Но при нагреве вещества не кристаллизуются, а плавятся. При кристаллизации тепловая энергия из вещества удаляется, а не поглощается.
Таким образом, логически доказательно с помощью алгоритмов названия горных пород определяют по признакам их строения. Алгоритм составлялся по правилу: по - если - то. По размеру обломков породы разделяются. Если размер обломков менее 1 мм, то породы мелкообломочные. Такое мышление индуктивное: от частного (признаков) к общему (названию).
Признаком происхождения горные породы не имеют. Поэтому, изложение ведется в таком порядке. Горные породы по происхождению разделяются на три группы: магматические, осадочные, метаморфические без сообщения признаков, которых нет. Мышление дедуктивное: от общего к частному.
При познании природных объектов, которые не созданы человеком, и какие неизвестно, дедуктивное мышление не применимо. Нужно использовать индуктивное мышление: признаки - понятия - законы - модель.
Выявленные признаки структуры горных пород, полученные понятия: обломочные, глинистые, кристаллические и аморфные породы позволят говорить о геологических законах.