Мінерали й гірські породи за походженням

Літосфера Землі складається з гірських порід, а ті, своєю чергою, — із мінералів. Щоб упевнено класифікувати породи за походженням, спершу треба чітко розрізняти два поняття: мінерал і гірська порода.

Що таке мінерал?

Мінерал — це природна однорідна хімічна сполука або самородний елемент, що має певний хімічний склад і кристалічну будову. Кожен мінерал утворюється внаслідок природних геологічних процесів і є хімічно однорідним — його не можна розділити на простіші складові механічним способом.

Найпоширеніші мінерали земної кори:

• кварц (SiO₂) — твердий, прозорий або молочно-білий мінерал, основа багатьох порід;

• польовий шпат — група мінералів (алюмосилікати), найпоширеніші в земній корі;

• слюда (мусковіт, біотит) — шаруватий мінерал, легко розщеплюється на тонкі пластинки;

• кальцит (CaCO₃) — основа вапняку та крейди;

• галіт (NaCl) — кам'яна сіль;

• самородне золото — самородний елемент, трапляється в природі в чистому вигляді.

Що таке гірська порода?

Гірська порода — це природне скупчення одного або кількох мінералів, що утворилося внаслідок певного геологічного процесу. На відміну від мінералу, порода може бути неоднорідною за складом.

Приклади:

• граніт — складається з кварцу, польового шпату та слюди;

• вапняк — майже повністю з кальциту;

• кам'яна сіль — складається з мінералу галіту.

Запам'ятай: кварц — мінерал, а граніт — гірська порода. Не плутай ці поняття на НМТ!

Три групи гірських порід за походженням

За способом утворення всі гірські породи поділяють на три великі групи:

• магматичні — утворюються із застиглої магми або лави;

• осадові — утворюються на поверхні Землі з продуктів руйнування інших порід, хімічних осадів або решток організмів;

• метаморфічні — утворюються з інших порід у надрах Землі під дією високого тиску й температури без плавлення.

Ці три групи пов'язані між собою в постійному кругообігу гірських порід. Подивись на схему:

Кругообіг показує, що жодна порода не є «вічною»: магматичні породи руйнуються й дають початок осадовим; осадові, потрапляючи в глибокі шари кори, перетворюються на метаморфічні; а за сильного нагрівання метаморфічні (і будь-які інші) породи можуть розплавитися й знову стати магмою.

Магматичні гірські породи утворюються із застиглої магми — розплавленої речовини мантії. Залежно від того, де саме відбулося застигання, їх поділяють на дві підгрупи: глибинні (інтрузивні) та виливні (ефузивні).

Глибинні (інтрузивні) магматичні породи

Глибинні породи застигають повільно в товщі земної кори, де температура знижується поступово. Завдяки цьому кристали мінералів встигають вирости великими — такі породи мають крупнокристалічну (повнокристалічну) будову, добре помітну неозброєним оком.

Найвідоміші глибинні породи:

• граніт — складається з кварцу, польового шпату та слюди; світло-сірого, рожевого або червонуватого кольору; це основа гранітного шару материкової земної кори;

• габро — темна (чорна або темно-зелена) порода, складається переважно з польового шпату й піроксену; важча за граніт;

• лабрадорит — різновид габро з характерним синювато-зеленим відливом; видобувають на Житомирщині (Коростенський плутон).

Виливні (ефузивні) магматичні породи

Виливні породи утворюються, коли магма виливається на поверхню Землі через вулканічні отвори й перетворюється на лаву. На поверхні лава застигає дуже швидко — за години або дні. Через швидке охолодження кристали не встигають вирости, тому виливні породи мають дрібнокристалічну або навіть склувату будову.

Найвідоміші виливні породи:

• базальт — темно-сіра до чорної порода, дрібнокристалічна; основа океанічної земної кори; найпоширеніша вулканічна порода на Землі;

• андезит — сіра порода, за складом проміжна між базальтом і гранітом; типова для вулканів Анд;

• пемза — пориста, легка порода (густина менша за густину води), утворюється, коли з лави швидко виходять гази; використовується як абразив;

• обсидіан — вулканічне скло, темне, блискуче, з раковистим зламом; утворюється при миттєвому застиганні лави без кристалізації.

Ключове розрізнення: граніт — глибинний (крупні кристали), базальт — виливний (дрібні кристали). Обидва — магматичні, але різні за умовами застигання.

Граніт і базальт — головні породи, з яких складається земна кора. Граніт утворює гранітний шар материкової кори (під осадовим), а базальт — нижній шар як материкової, так і всієї океанічної кори. Це знання стане в пригоді, коли вивчатимеш тектоніку літосферних плит.

Осадові й метаморфічні породи — дві інші великі групи, що разом із магматичними утворюють повну класифікацію гірських порід за походженням. Розгляньмо кожну окремо.

Осадові гірські породи

Осадові породи утворюються на поверхні Землі з продуктів руйнування інших порід, осадження речовин із води або з решток живих організмів. Їхня головна ознака — шаруватість: вони залягають у вигляді пластів (шарів), які накопичувалися послідовно в часі.

За способом утворення осадові породи поділяють на три підгрупи:

Вапняк може бути як органічним (черепашник, крейда), так і хімічним (хемогенний вапняк). У завданнях НМТ, де просять вибрати органічні породи, орієнтуйся на черепашник, крейду, вугілля, торф.

Метаморфічні гірські породи

Метаморфічні породи утворюються з інших (магматичних або осадових) порід у надрах Землі під дією високої температури й великого тиску, але без плавлення. Цей процес називають метаморфізмом. Порода змінює структуру, текстуру й мінеральний склад, залишаючись у твердому стані.

Найважливіші пари «вихідна порода → метаморфічна»:

• вапняк → мармур (перекристалізація кальциту);

• пісковик → кварцит (перекристалізація кварцових зерен);

• граніт → гнейс (смугаста текстура під тиском);

• глина → глинистий сланець (ущільнення й перекристалізація).

Метаморфічні породи часто твердіші за свої вихідні аналоги. Наприклад, мармур твердіший за вапняк, а кварцит — за пісковик. Це важливо пам'ятати, коли порівнюєш властивості порід на НМТ.

Корисні копалини — це гірські породи й мінерали, які людина використовує у своїй господарській діяльності. Їх класифікують за двома ознаками: за використанням (господарським призначенням) і за походженням (геологічним).

Класифікація за використанням

За використанням корисні копалини поділяють на три групи:

• Паливні (горючі) — кам'яне вугілля, буре вугілля, нафта, природний газ, торф, горючі сланці.

• Рудні (металічні) — руди чорних і кольорових металів: залізні, мідні, поліметалеві, алюмінієві (боксити), марганцеві руди, а також золото.

• Нерудні (неметалічні) — кам'яна й калійна солі, гіпс, фосфорити, граніт, мармур, графіт, алмази, пісок, глина тощо.

Зв'язок походження з типами корисних копалин

Походження копалини визначає, де її шукати в земній корі. Розгляньмо кожну групу за використанням у розрізі походження.

Паливні копалини — осадового походження

Усі паливні копалини (кам'яне й буре вугілля, нафта, природний газ, торф, горючі сланці) мають осадове походження. Вони утворилися з решток давніх рослин і тварин, які накопичувалися на дні водойм і перекривалися шарами осадів. Саме тому вони залягають в осадовому чохлі платформ і в передгірних прогинах.

Рудні копалини — переважно магматичні й метаморфічні

Більшість рудних копалин пов'язана з магматичними й метаморфічними породами:

• магматичного походження: мідні руди, поліметалеві руди, золото;

• метаморфічного походження: залізисті кварцити Криворізького басейну (Кривбас).

Важливі винятки: деякі рудні копалини мають осадове походження. Запам'ятай їх:

• Боксити (алюмінієві руди) — осадові, утворюються в корі вивітрювання в умовах вологого тропічного клімату.

• Марганцеві руди Нікопольського басейну — осадові, накопичувалися на дні морських басейнів.

• Осадові залізні руди Керченського басейну — осадового походження.

Нерудні копалини

Нерудні копалини мають різне походження:

• осадові: кам'яна сіль, калійна сіль, гіпс, фосфорити;

• магматичні: граніт (будівельний камінь), алмази (кімберлітові трубки);

• метаморфічні: мармур, графіт.

Детальне розміщення корисних копалин за тектонічними структурами ти вивчатимеш у юніті про тектоніку материків. Тут головне — запам'ятати зв'язок: паливні → осадові, рудні → переважно магматичні й метаморфічні (крім бокситів, марганцевих і деяких залізних руд).

Розгляньмо чотири типові завдання, які можуть трапитися на НМТ із теми «Мінерали й гірські породи за походженням». Кожен приклад містить покроковий розв'язок.

Приклад 1. Вибір трьох порід органічного походження

Завдання. Із переліку гірських порід вибери три, що мають органічне (органогенне) походження: граніт, кам'яне вугілля, крейда, кам'яна сіль, мармур, торф, базальт.

Розв'язання. Спочатку визнач походження кожної породи:

• граніт — магматична глибинна;

• кам'яне вугілля — осадова органічна (рештки давніх рослин);

• крейда — осадова органічна (черепашки морських організмів);

• кам'яна сіль — осадова хімічна (випаровування води);

• мармур — метаморфічна (з вапняку);

• торф — осадова органічна (неповне розкладання рослин);

• базальт — магматична виливна.

Органічне походження мають лише ті породи, що утворилися з решток живих організмів. Це кам'яне вугілля, крейда й торф.

Відповідь: кам'яне вугілля, крейда, торф.

Чому інші варіанти неправильні: граніт і базальт — магматичні; кам'яна сіль — хімічна осадова; мармур — метаморфічний.

Приклад 2. Метаморфізм вапняку

Завдання. Яка гірська порода утворюється внаслідок метаморфізму вапняку?

Варіанти: А — гнейс, Б — кварцит, В — мармур, Г — крейда.

Розв'язання. Метаморфізм — це зміна породи під дією високого тиску й температури без плавлення. Вапняк (CaCO₃) під дією тиску й температури перекристалізовується в мармур. Гнейс утворюється з граніту, кварцит — із пісковику, а крейда — осадова органічна порода, а не метаморфічна.

Відповідь: мармур.

Чому інші варіанти неправильні: гнейс утворюється з граніту, кварцит — із пісковику, крейда — осадова порода, а не метаморфічна.

Приклад 3. Виливна магматична порода

Завдання. Яка гірська порода застигла на поверхні Землі з лави й має дрібнокристалічну будову?

Варіанти: А — граніт, Б — габро, В — базальт, Г — гнейс.

Розв'язання. Виливні (ефузивні) породи застигають на поверхні з лави швидко, тому мають дрібні кристали. Базальт — типова виливна порода. Граніт і габро — глибинні (інтрузивні), застигають повільно в товщі кори й мають крупні кристали. Гнейс — метаморфічна порода.

Відповідь: базальт.

Чому інші варіанти неправильні: граніт і габро — глибинні магматичні (крупні кристали), гнейс — метаморфічний.

Приклад 4. Рудна копалина осадового походження

Завдання. Яка рудна корисна копалина має осадове походження?

Варіанти: А — поліметалеві руди, Б — мідні руди, В — боксити, Г — золото.

Розв'язання. Більшість рудних копалин мають магматичне або метаморфічне походження. Однак боксити (алюмінієві руди) — осадового походження: вони утворюються в корі вивітрювання в умовах вологого тропічного клімату. Поліметалеві руди, мідні руди й золото — магматичного походження.

Відповідь: боксити.

Чому інші варіанти неправильні: поліметалеві руди, мідні руди й золото — магматичного походження.

Ось типові пастки цієї теми й те, як їх уникнути.

• Плутати мінерал і гірську породу. Кварц — це мінерал, а граніт — гірська порода, що складається з кількох мінералів. Запам'ятай: мінерал однорідний, порода — скупчення мінералів.

• Відносити граніт до метаморфічних, а мармур — до магматичних порід. Граніт — магматична глибинна порода. Мармур — метаморфічна, утворюється з вапняку.

• Вважати кам'яну сіль органічною породою. Кам'яна сіль (галіт) — осадова хімічна порода, що утворюється при випаровуванні солоної води. Вона не має органічного походження.

• Плутати глибинні й виливні магматичні породи. Граніт — глибинний (крупні кристали, застигає повільно в товщі кори). Базальт — виливний (дрібні кристали, застигає швидко на поверхні з лави).

• Вважати, що всі рудні копалини магматичні. Боксити (алюмінієві руди) й марганцеві руди Нікопольського басейну мають осадове походження. Це важливі винятки.

• Вважати, що метаморфічні породи утворюються з розплаву. Метаморфічні породи змінюються в твердому стані під дією тиску й температури без плавлення. Якщо порода плавиться, вона стає магмою, а після застигання — магматичною.

Тема «Мінерали й гірські породи за походженням» входить до теми 1.4 програми НМТ з географії — «Літосфера та рельєф». На іспиті перевіряють уміння розрізняти магматичні, осадові й метаморфічні породи, класифікувати осадові породи за підгрупами та пов'язувати походження порід із корисними копалинами.

Форми завдань на НМТ

Із цієї теми трапляються два типи завдань:

• Вибір однієї відповіді з чотирьох (завдання 1–20 тестової роботи). За правильну відповідь — 1 бал. Приклад: «Яка порода утворюється з вапняку внаслідок метаморфізму?»

• Вибір трьох відповідей із семи (завдання 25–30 тестової роботи). За кожен правильно вказаний варіант — 1 бал, максимум 3 бали. Приклад: «Вибери три породи органічного походження з переліку.»

Стратегія виконання

Для завдань «3 з 7» застосовуй такий алгоритм:

1. Прочитай уважно, яку саме групу порід просять вибрати (наприклад, «органічні», «магматичні виливні», «метаморфічні»).

2. Подумки розклади всі сім назв за групами походження: магматичні (глибинні / виливні), осадові (уламкові / хімічні / органічні), метаморфічні.

3. Із кожної групи вибери ті, що відповідають умові. Якщо умова — «органічні», то відкинь усі магматичні, метаморфічні, хімічні та уламкові.

4. Перевір, чи вийшло рівно три варіанти. Якщо більше або менше — переглянь класифікацію.

Ця стратегія працює, бо в переліку з семи назв завжди є породи різних груп, і тільки три з них належать до шуканої категорії.

• Мінерал — однорідна природна речовина (кварц, польовий шпат, галіт). Гірська порода — скупчення одного або кількох мінералів (граніт, вапняк).

• Магматичні породи: глибинні (граніт, габро) — крупні кристали; виливні (базальт, пемза) — дрібні кристали або склувата будова.

• Осадові породи: уламкові (пісок, глина, пісковик), хімічні (кам'яна сіль, гіпс), органічні (кам'яне вугілля, торф, крейда, вапняк-черепашник).

• Метаморфічні породи: мармур (з вапняку), кварцит (з пісковику), гнейс (з граніту), глинистий сланець (з глини).

• Паливні корисні копалини — осадового походження. Рудні — переважно магматичні й метаморфічні, крім бокситів і марганцевих руд Нікополя, які мають осадове походження.