Горная порода с содержанием металла

Обновлено: 04.10.2024

Автомобиль, телефон, даже холодильник – вся эта техника сделана из железа, производство которого очень сложный процесс. Основное сырье для получения этого ценного материала – это минералы, в которых есть частицы необходимого металла. Простыми словами, это порода, содержащая сплавы. В мире встречается огромное количество этого ресурса, способы ее обработки и получения из нее полезных ископаемых могут быть очень разнообразны, но начинается все на рудниках. Что такое горная руда, как происходит ее добыча и переработка, будет рассказано в этой статье.

Руда: определение и особенности

Рудами называют горные породы, которые применяются для переработки и извлечения содержащихся в них металлов. Виды этих полезных ископаемых различаются по происхождению, химическому содержанию, концентрации металлов и примесей. В химическом составе руды присутствуют различные его оксиды, гидроксиды и углекислые соли железа.

Интересно! Руда востребована в хозяйстве с древних времен. Археологам удалось выяснить, что изготовление первых предметов из железа датируется II вв. до нашей эры. Впервые этот материал использовали жители Месопотамии.

Свойства руды

Железо – распространенный в природе химический элемент. Его содержание в коре земли составляет около 4,2%. Но в чистом виде он почти не встречается, чаще всего в виде соединений – в окислах, карбонатах железа, солях и т.д. Железная руда – это соединение минералов со значительным количеством железа. В народном хозяйстве экономически обоснованным считается применение руд, содержащих более 55% этого элемента.

Что делают из руды

Железорудная промышленность – металлургическая отрасль, которая специализируется на добыче и обработке железной руды. Основное предназначение этого материала на сегодняшний день – производство чугуна и стали.

Всю продукцию, которую делают из железа, можно разделить на группы:

Передельный чугун с повышенной концентрацией углерода (выше 2%).
Литейный чугун.
Сталь в слитках для изготовления проката, железобетона и стальных труб.
Ферросплавы для выплавки стали.

Для чего нужна руда

Материал используется для выплавки чугуна и стали. Сегодня нет практически ни одной промышленной сферы, которая обходится без этих материалов.

Всё о добыче золота. Где и как добывается золото?

Чугун – это сплав углерода и железа с марганцем, серой, кремнием и фосфором. Чугун производится в доменных печах, где при высоких температурах руду выделяют из оксидов железа. Практически 90% полученного чугуна является предельным и используется при выплавке стали.

Применяются различные технологии:

электронно-лучевая выплавка для получения чистого высококачественного материала;
вакуумная обработка;
электро-шлаковый переплав;
рафинирование стали (устранение вредных примесей).

Отличие стали от чугуна – минимальная концентрация примесей. Для очистки применяется окислительная выплавка в мартеновских печах.

Сталь самого высокого качества выплавляется в индукционных электрических печах с экстремально высокой температурой.

Отрасли применения

Сфера применения железной руды практически полностью ограничена металлургией. Ее используют, в основном, для выплавки чугуна, который добывают с помощью мартеновских или конверторных печей. На сегодняшний день чугун используется в различных сферах жизнедеятельности человека, в том числе в большинстве видов промышленного производства.

Не в меньшей степени используются различные сплавы на основе железа – наиболее широкое применение обрела сталь благодаря своим прочностным и антикоррозийным свойствам.

Чугун, сталь и различные другие сплавы железа используются в:

Машиностроении, для производства различных станков и аппаратов.
Автомобилестроении, для изготовления двигателей, корпусов, рам, а также других узлов и деталей.
Военной и ракетной промышленности, при производстве спецтехники, оружия и ракет.
Строительстве, в качестве армирующего элемента или возведения несущих конструкций.
Легкой и пищевой промышлености, в качестве тары, производственных линий, различных агрегатов и аппаратов.
Добывающей промышленности, в качестве спецтехники и оборудования.

Какие бывают руды

Руда отличается по концентрации содержащегося в ней элемента. Она бывает обогащенной (с концентрацией от 55%) и бедной (от 26%). Бедные руды целесообразно применять в производстве только после обогащения.

По происхождению выделяют следующие виды руд:

Магматогенная (эндогенная) – образовавшаяся под воздействием высокой температуры;
Поверхностная – осевшие остатки элемента на дне морских бассейнов;
Метаморфогенная – полученная под воздействием экстремально высокого давления.

Основные соединения минералов с содержанием железа:

Гематит (красный железняк). Самый ценный источник железа с содержанием элемента от 70% и с минимальной концентрацией вредных примесей.
Магнетит. Химический элемент с содержанием металла от 72% отличается высокими магнитными свойствами и добывается на магнитных железняках.
Сидерит (карбонат железа). Отмечается большое содержание пустой породы, самого железа в нем около 45-48%.
Бурые железняки. Группа водных окислов с низким процентом железа, с примесями марганца и фосфора. Элемент с такими свойствами отличается хорошей восстанавливаемостью и пористой структурой.

Факторы размещения алюминиевой промышленности

1) Сырьевой

Предприятия располагают вблизи источников сырья — бокситов или глинозема.
При производстве вторичного алюминия предприятия расположены вблизи крупных потребителей аллюминия.

2) Энергетический

Для производства алюминия необходимо много энергии, поэтому предприятия располагают вблизи источников дешевой электроэнергии (например в Бразилии это гидроэнергетика, в странах персидского залива дешевая энергия вырабатывается на ТЭС).

3) Водный

Для производства алюминия необходимо большое количество воды, поэтому предприятия чаще всего располагают вблизи крупных рек.

Пример:

Какие факторы способствовали размещению крупного завода по производству первичного алюминия Красноярске.

1) В Красноярском крае протекает крупная река — Енисей, а производство аллюминия водоемкое производство

2) Красноярский край обеспечен дешевой электроэнергией, за счет мощных ГЭС.

Как выглядит руда

Как выглядит железная руда
Вид материала зависит от его состава и содержания дополнительных примесей. Самый распространенный красный железняк с высоким процентом железа может встречаться в разном состоянии – от очень плотного до пылевого.

Бурые железняки имеют рыхлую, слегка пористую структуру бурого или желтоватого цвета. Такой элемент часто нуждается в обогащении, при этом легко перерабатывается в руду (из него получается высококачественный чугун).

Магнитные железняки плотные и зернистые по своей структуре, выглядят как кристаллы, вкрапленные в породу. Оттенок руды – характерный черно-синий.

Химический состав

Свойства железной руды, ее ценность и характеристики напрямую зависят от ее химического состава. Железная руда может содержать различное количество железа и других примесей. В зависимости от этого выделяют ее несколько типов:

очень богатые, когда содержание железа в рудах превышает 65%;
богатые, процент железа в которой варьируется в диапазоне от 60% до 65%;
средние, от 45% и выше;
бедные, в которых процент полезных элементов не превышает 45%.

Чем больше побочных примесей в составе железной руды, тем больше необходимо энергии на ее переработку, и тем менее эффективным является производство готовой продукции.

Состав породы может представлять собой совокупность различных минералов, пустой породы и других побочных примесей, соотношение которых зависит от ее месторождения.

Магнитные руды отличаются тем, что в их основе заложен оксид, имеющий магнитные свойства, но при сильном нагреве они теряются. Количество этого типа породы в природе ограничено, но содержание железа в нем может не уступать красному железняку. Внешне он выглядит как твердые кристаллы черно-синего цвета.

Шпатовый железняк представляет собой рудную породу, в основе которой лежит сидерит. Очень часто имеет в составе значительное количество глины. Этот тип породы относительно тяжело найти в природе, что на фоне малого количества содержимого железа делает его редко используемым. Поэтому отнести их к промышленным типам руд невозможно.

Кроме оксидов в природе содержаться другие руды на основе силикатов и карбонатов. Количество содержимого железа в породе очень важно для ее промышленного использования, но также важно наличие полезных побочных элементов, таких как никель, магний, и молибден.

Как добывают руду

Добыча железной руды – это сложный технический процесс, при котором происходит погружение в земные недра с целью поиска минералов. На сегодняшний день существует два способа добычи руды: открытая и закрытая.

Добыча руды открытым способом

Добыча руды открытым способом
Открытый (карьерный способ) – распространенный и наиболее безопасный вариант по сравнению с закрытой техникой. Метод актуален для тех случаев, когда в рабочей зоне отсутствуют твердые породы, а рядом нет населенных пунктов или инженерных систем.

Сначала вырывается карьер до 350 метров глубиной, после чего со дна большими машинами собирается и вывозится железо. После добычи материал на тепловозах отправляется на заводы по изготовлению стали и чугуна.

Добыча природного газа в России: прошлое, настоящее, будущее

Карьеры роются экскаваторами, но такой процесс занимает много времени. Как только машина доберется до первого пласта рудника, материал сдается на экспертизу, чтобы определить процент содержания железа и целесообразность дальнейших работ (если процент выше 55%, работы в этой местности продолжаются).

Интересно! По сравнению с закрытым способом добыча полезных ископаемых в карьерах стоит вдвое дешевле. Такая технология не требует обустройства шахт или создания тоннелей. При этом эффективность работы в открытых карьерах выше в несколько раза, а потери материала в пять раз меньше.

Закрытый способ добычи

Добыча руды закрытым способом
Шахтная (закрытая) добыча руды применяется только в том случае, если планируется сохранить целостность ландшафта в той области, где ведется разработка рудных залежей. Также этот способ актуален для работ в горной местности. В этом случае создается сеть тоннелей под землей, что приводит к дополнительным расходам – строительство самой шахты и сложная транспортировка металла на поверхность. Самый главный недостаток – высокий риск для жизни рабочих, шахта может обрушиться и перекрыть доступ на поверхность.

Алюминиевая промышленность

Алюминий — самый распространенный цветной металл в земной коре.

Производство алюминия можно разделить на три части:

Добыча сырья для алюминиевой промышленности — бокситов
Бокситы перерабатываются на глинозем
Из расплава глинозема получают алюминий

Первичный алюминий — алюминий, который производят из сырья — бокситов
Вторичный алюминий — переплавленный алюминий (Промышленность развитых стран нацелена на производства вторичного алюминия)

Рейтинг стран по добыче бокситов:

Гвинея
Австралия
Бразилия
Ямайка
Камерун
Индия

Преимущественно бокситы распространены во влажных тропиках и субтропиках.

Карта, показывает какие страны лидирует по добыче бокситов

Где добывают руду

Добыча железной руды – одна из ведущих сфер хозяйственного комплекса РФ. Но несмотря на это, доля России в мировой добыче руды составляет всего 5,6%. Мировые запасы составляют около 160 млрд. тонн. Объем чистого железа достигает 80 млрд. тонн.

Страны, богатые рудами

Распределение ископаемых по странам выглядит следующим образом:

Россия – 18%;
Бразилия – 18%;
Австралия – 13%;
Украина – 11%;
Китай – 9%;
Канада – 8%;
США – 7%;
остальные страны – 15%.

Существенные залежи железной руды отмечены в Швеции (города Фалуня и Гелливар). В Америке обнаружено большое количество руды в штате Пенсильвания. В Норвегии металл добывается в Персберге и Арендали.

Руды России

Курская магнитная аномалия – крупное месторождение железной руды в РФ и в мире, в которой объем неочищенного металла достигает 30000 млн. тонн.

Курская магнитная аномалия — фото с места добычи

Интересно! Аналитики отмечают, что масштабы добычи ископаемых на рудниках КМА сохранятся вплоть до 2021 года, в дальнейшем будет наблюдаться спад.

Площадь рудников Кольского полуострова составляет 115000 кв.км. Здесь добывается железная, никелевая, медная руды, кобальт и апатиты.

Горы Урала также входят в число самых крупных месторождений руды в РФ. Основной район разработок – Качканар. Объем рудных ископаемых составляет 7000 млн. тонн.

Российская разработка, позволяющая добывать золото из каменного угля

В меньшем объеме металл добывается в Западно-Сибирском бассейне, в Хакасии, Керченском бассейне, в Забайкальске и Иркутской области.

Что такое руда, ее образование в природе и применение

Горные породы – богатство и щит планеты

Горные породы окружают нас повсюду. Это и песок в песочнице, и стены дома, и декоративные изделия. Вообразить существование нашей цивилизации без них сложно.

Что такое горная порода

Горные породы – это массы из одного либо нескольких видов минеральных компонентов, органического вещества. Они сформированы природными процессами и слагают земную кору.

В широком смысле к горным породам причисляют также воду, жидкие углеводороды и газы.

Это предмет изучения нескольких наук: литологии, петрографии, петрофизики, геохимии, геодинамики.

Термин «горная порода» ввел в научный оборот в 1798 году русский химик и минералог Василий Севергин.

Разновидности

Наиболее популярна классификация минерального сырья по происхождению. Выделяют четыре класса горных пород.

Магматические

Формируются в результате остывания магмы. Состав и свойства зависят от температуры, давления, глубины извержения, минерального и химического состава расплава.

Магматические горные породы

Магматические горные породы подразделяются на интрузивные и эффузивные:

Интрузивные. Формируются на глубине при замедленном остывании расплава.
Эффузивные. Застывают при выходе магмы на поверхность.

Разновидность интрузивных – гипабиссальные породы. Они образуются на меньшей глубине. Отличить от интрузивных позволяет неравномерно-зернистая текстура.

Магматическое сырье классифицируется как первичное.

Представители группы: базальт, гранит (и его разновидность пегматит), лабрадорит, габбро.

Базальт

Осадочные

Осадочные горные породы формируются на поверхности или очень малой глубине при низкой температуре и давлении.

Осадочные породы

Это результат нескольких процессов:

Переформирование фрагментов более древних руд, в результате чего получаются обломочные породы.
Концентрация продуктов жизнедеятельности биологических организмов.
Осаждение из воды химических элементов и соединений.

Осадочный материал считается вторичным. Его отличает слоистость и залегание пластами.

Применение гипса

Метаморфические

Метаморфические, то есть измененные, руды создаются, когда осадочные и магматические изменяются под воздействием окружающей среды.

Если температура заставляет породу плавиться, говорят об ультраметаморфизме. Такой процесс уравнивает метаморфические горные породы с магматическими.

Сланец в интерьере

Метасоматические

Метасоматические горные породы – итог взаимодействия с жидкостями. Вода, расплавы карбонатов, силикатов, других соединений проходят сквозь рудную толщу. Материнская руда остается твердой, но, насыщаясь, меняет химический состав.

Их легко отличить по зональности, создаваемой потоком. При этом каждая зона выглядит по-своему.

Представители: вторичные кварциты, березиты, гумбеиты, скарны, альбититы.

Скарн дальнегорский

90% объема земной коры – это магматические, метасоматические и метаморфические горные породы. Однако осадочные (10% объема) охватывают три четверти поверхности планеты.

Возраст

Ученые и геологи определяют возраст горных минералов по двум шкалам.

Относительный

Возраст горных пород определяется относительно друг друга: какая моложе, какая старше.

Это выясняют стратиграфическим или палеонтологическим методами:

Стратиграфический метод предусматривает изучение взаимного расположения слоев. Но только если за миллионы лет движения из-за тектонических процессов не наблюдалось. То есть разрушения слоев не было, их последовательность сохранилась. В этом случае чем выше слой, тем моложе порода. В самых верхних слоях она самая молодая.
Маркер палеонтологического метода – ископаемые органические остатки. Установлено, что слои-ровесники содержат остатки одних и тех же видов растений или животных.

Оба метода берут за основу расположение слоев породы в земной коре.

Абсолютный

Точный возраст залежей выясняют по состоянию радиоактивных элементов в составе.

Степень распада радиоактивных элементов известна точно, у него постоянная скорость, на которую не влияют внешние катаклизмы. Это позволяет установить возраст горной породы с точностью до сотен лет.

Обычно используются уран-235 или 238, торий-232, углерод-14.

Выбор изотопа зависит от предполагаемого возраста породы:

Для материала моложе 50 тыс. лет (например, торфа) это изотоп углерода.
Изотопы урана, свинца, тория, калия, самария годятся для пород старше 3,5 млрд. лет. -стронциевый, уран-свинцовый материал применим к образцам возраста от ста млн. до пяти млрд. лет.

Для определения возраста рассчитывают отношение массы вновь образованного элемента к массе используемого радиоактивного изотопа.

Месторождения

Горные породы – основа земной коры, почти все их месторождения имеют промышленное значение.

Их классифицируют по нескольким признакам:

Вид сырья. Рудные, нерудные, горючие (углеводороды, сланцы, угли, торф), гидроминеральные (вода).
Геологическое строение. Простые, сложные, особо сложные. За основу взято состояние слоев, равномерность залегания.
Глубина залегания. В зависимости от нее сырье добывают открытым (карьер) или закрытым (шахта) способом.

Объемы добычи измеряются миллионами тонн, цена почти всегда устанавливается также за тонну. Исключение – радиоактивные, декоративные материалы. Например, каррарский мрамор.

Свойства и характеристики

Каждая горная порода наделена характеристиками и свойствами, которые создают ее уникальное описание. Среди основных – структура и текстура.

Структура создается зернистостью (форма и габариты зерен), кристалличностью, соотношением компонентов:

У магматических учитывается степень кристалличности.
Для осадочного материала актуальна форма кристаллов.
Метаморфические агломераты классифицируют по размеру зерен.
Метасоматические образования наделены гранобластовой структурой.

Текстура – это взаимное расположение и распределение компонентов в объеме:

У магматических бывает однородной либо неоднородной.
У осадочных различают характер поверхности и межслоевой.
Метаморфические горные образования представлены пятнистой, полосчатой, сланцевой, плойчатой, другими текстурами.
У метасоматических горных пород она наследуется от исходных компонентов или создается в виде ритмичных слоев.

Текстура отражает слоистость, пористость, массивность, цвета, оттенки породы.

Сферы применения

В отличие от драгоценных минералов, горные породы имеют, в первую очередь, утилитарное, прикладное значение. Но могут приносить и эстетическое наслаждение.

Хозяйственный комплекс

Промышленность, другие отрасли используют горные породы всех видов:

Из руд извлекают металлы, включая редкоземельные и ценные. Например, габбро – источник железа, титана, ванадия, никеля, меди, серы. Пироксениты насыщены железом и платиной.
Гранитом, мрамором, базальтами, порфирами декорируют здания и интерьеры премиум-уровня. Из кирпича, бетона возводят частные дома, общественные здания.

Без горных минералов не обходится пищевая, химическая отрасль, машино-, приборостроение.

Нашли применение даже алмазы. Рядовое сырье служит абразивом, элитный горный минерал превращается в бриллиант.

Его разновидность графит становится стержнями в карандашах и ядерных реакторах.

Применение графита

Другие сферы

Достоянием истории стала античная скульптура из мрамора, греческий Парфенон, средневековые храмы.

Современными мастерами-камнерезами востребованы гранит, мрамор, яшмы, эстетические разновидности другого сырья. Из них изготавливают статуи, канделябры, настольные приборы, резные каминные полки, другие подобные изделия. А также эзотерический ассортимент, раскупаемый адептами эзотерики, магами, целителями.

Столешницы из мрамора

Собиратели минералогических коллекций не упустят возможности приобрести даже рядовой экземпляр для полноты ассортимента.

Зачем нужно изучать свойства пород

Выявление свойств горных пород имеет практическое значение:

Малая пористость делает агломерат прочнее, плотнее. Он меньше уязвим перед влагой, но хуже проводит тепло, ток. Аналогична ситуация с зернистостью.
От упругости зависят акустические параметры.
Магнитные, электрические характеристики влияют на электромагнитные свойства.

При разработке месторождения учитывают объемы залежей плюс характер сырья: твердость, плотность, цельность, степень выветривания. Исходя из этого, подбирают технику, определяют количество, состав бригады, время на выполнение работ.

Точные физико-технические характеристики породы помогают разработать оптимальную технологию их использования.

Для строителей имеет значение массивность, прочность, истираемость породы. У декораторов в приоритете красота и возможность обработки.

Метаморфические (видоизменённые) горные породы

Из трех классов пород – осадочные, магматические, метаморфические – последние признаны самыми необычными. Это производные двух первых видов, поэтому считаются вторичными. Из них сложено 90% земной коры.

Что такое метаморфизм

Термин древнегреческого происхождения означает преобразование, изменение, трансформацию.

В геологии и сопредельных науках это изменение характеристик горных пород под воздействием природных факторов.

Как образуются метаморфические горные породы

Что представляет собой порода

Порода метаморфического происхождения – это продукт преобразования осадочного или магматического материала под влиянием естественных процессов:

Проникновение внутрь пластов газов, минерализованных растворов.
Колоссальное давление со стороны пластов, которые залегают выше.
Рост температуры.
Попадание магмы в сформированные ранее агрегаты.
Тектонические процессы, подвижка земной коры.
Падение метеорита.

В результате меняются свойства пород: структура, твердость, минералогический, химический состав.

Метаморфические породы редко бывают мономинеральными. Чаще это конгломерат из многих составляющих.

В зависимости от происхождения метаморфические горные породы получают названия с приставками: для бывших магматических используется приставка орто, осадочного – пара. Например, ортогнейсы.

Их добывают там же, где исходное сырье. Добыча исчисляется миллионами тонн.

Виды метаморфизма

Климатические, геологические условия, другие природные особенности обусловили два типа проявления метаморфизма – локальный и региональный.

Региональный

Процесс образования проходит на значительных глубинах или площадях при высоких температурах, создавая гигантские монолиты.

Предельная интенсивность трансформации в слоях глубинного залегания ведет к появлению расплавов.

Если породы плавятся, процесс классифицируется как ультраметаморфизм.

Локальный

Охватывает небольшие участки либо формирование протекает на малых глубинах. На залежи воздействует жар магматического процесса и флюиды либо тектонические сдвиги.

По возрасту метаморфические породы моложе материнских. Но их история не менее бурная.

Классификация метаморфизма приведена в таблице №1:

Тип метаморфизма	Факторы метаморфизма
Метаморфизм погружения	Увеличение давления, циркуляция водных растворов
Метаморфизм нагревания	Рост температуры
Метаморфизм гидратации	Взаимодействие горных пород с водными растворами
Дислокационный метаморфизм	Тектонические деформации
Импактный (ударный) метаморфизм	Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы

Состав

Сколько и чего будет в породе метаморфического происхождения, зависит от перечня химических компонентов исходного материала. Иногда видоизменения кардинальны.

По минеральному составу выделяют следующие виды:

Основные породообразующие минералы – кварц, пироксены, слюды, амфиболы, шпаты. Их дополняют компоненты метаморфической природы (андалузит, дистен, кордиерит, скаполит, другие). При слабой метаморфизации в составе присутствуют актинолиты, карбонаты, тальк, хлорит, эпидот.

Кварц

Для запуска метаморфических процессов требуются температуры от 150 до 1 500°C.

Структура

Разнообразие условий, в которых происходит трансформация материнских пород, породило множество типов метаморфических структур.

Их распределили по четырем группам:

Структуры метаморфических пород, возникающие в процессе перекристаллизации в твердом агрегатном состоянии (кристаллобластезе), называют кристаллобластовыми.

В основу их классификации положено описание зернистости.

Примеры метаморфической горной породы

По форме зерен различают метаморфические структуры:

Гранобластовая. Результат перекристаллизации с зернами разной формы, но одинаковых габаритов. Делает породы прочными. Ею наделены гнейсы, амфиболиты, кварциты.
Лепидобластовая. Доминирующие минералы представляют собой упорядоченные чешуйчатые либо пластинчатые фрагменты. Не особо прочны, уязвимы перед выветриванием. Характерно для сланцев.
Нематобластовая. Кристаллы выглядят как иголки или вытянутые призмы.
Фибробластовая или волокнистая. Минералы из тонких, вытянутых в одном направлении «волокон». У них малая прочность, подверженность выветриванию. Представители: серпентиниты, кровельные сланцы.

По относительным размерам зерен:

Гомеобластовая. Зерна одинаковых габаритов.
Гетеробластовая. Зерна разных габаритов.
Порфиробластовая. Мелкозернистая основа с крупными кристаллами (порфиробластами).
Пойкилобластовая. Основа с мелкими вкраплениями минералов.

Последнюю разновидность также называют ситовидной.

Температуры образования метаморфических горных пород

Результаты исследований приведены в таблице №3.

Породы	Регионы	Минералы
Породы	Регионы	Qw	Bio	Il	Mt	Kf	Mus	Alb	Grn
Сланцы	Австрия	700*	—	—	—	—	—	—	330
Сланцы	Гренландия	700*	—	—	610	—	—	—	—
Сланцы	Гренландия	700*	—	—	594	—	—	—	—
Метапелит	Альпы	670	—	604	—	—	—	—	—
Метапелит	Альпы	—	740	—	—	—	—	—	—
Ортогнейс	Альпы	650	—	620	—	550	—	—	—
Гнейс	Альпы	700*	—	—	—	—	—	—	320
Минералы: Qw — кварц; Bio — биотит; Il — ильменит; Mt — магнетит; Kf — калиевый полевой шпат; Mus — мусковит; Alb — альбит; Grn — гранат. (*) — минерал взят в качестве эталона с указанной температурой.

Текстура

Метаморфические породы наделены разными текстурами:

Сланцевая. Результат «стресса», напряжения в процессе преобразования. Зерна выстроены параллельно по удлиненным сторонам. Самая распространенная при региональном метаморфизме.
Массивная. Формируется после перекристаллизации, но без напряжения в глубинных участках земной коры. Ее признак – однородность.
Плойчатая. Высокое давление делает залежи складчатыми. Поэтому второе название структуры – гофрированная.
Полосчатая. Создается двумя способами: перераспределение минералов при перекристаллизации либо остаточная (реликтовая) слоистость в осадочных слоях. Выглядит как полосы с разным рисунком, текстурой, составом.
Пятнистая. Образцы представляют собой неравномерно расположенные минералы. Выглядит как пятна из разных по цветам и составу компонентов.
Очковая (линзовидная) встречается в породах регионального метаморфизма. Опознается по крупной овальной зернистости или светлым оттенкам вкраплений минералов.
Волокнистым строением наделены змеевики (серпентиниты).

Условно причисляют к метаморфическим структурам миндалекаменную и катакластическую. Первая отличается округлостью или овальностью. Во второй минералы выделяются разрушением, дроблением.

Основные минеральные фации метаморфизма приведены в таблице №2.

Тип метаморфизма	Фации метаморфизма	Давление (МПа)	Температурный интервал (°C)	Примеры пород
Метаморфизм погружения	Цеолитовая	< (200—500)	< (200—300)	Метаграувакки, метавулканиты
	Пренит-пумпелиитовая	200—500	200—300	Метаграувакки, метавулканиты
	Лавсонит-глауковановая (голубых сланцев)	400—800	300—400	Глаукофановые сланцы
	Эклогитовая	>800	> (400—700)	Эклогиты
Контактовый метаморфизм	Альбит-эпидотовых роговиков	—	250—500	Роговики контактовые, скарны
	Амфиболовых роговиков		450—670
	Пироксеновых роговиков		630—800
	Санидиновая		> (720—800)
Региональный метаморфизм	Зелёных сланцев	200—900	300—600	Зелёные сланцы, хлорит-серицитовые сланцы
	Эпидот-амфиболитовая		500—650	Амфиболиты, слюдяные сланцы
	Амфиболитовая		550—800	Амфиболиты, биотитовые парагнейсы
	Гранулитовая		> (700—800)	Гранулиты, гиперстеновые парагнейсы
	Кианитовые сланцы	> 900	500—700	Кианитовые сланцы
	Эклогитовая	> 900	500—700	Эклогиты

Типичные представители

К метаморфическим горным породам относятся десятки названий. Самые известные:

Амфиболит. Массивный материал темных цветов, результат метаморфозы базальта. В соответствии с доминирующим минералом выделены биотитовая, гранатовая, кианитовая, цоизитовая, другие разновидности. . Метаморфизированный зернистый известняк хаотичной текстуры.
Змеевик. Плотный крупнокристаллический полосчатый минерал.
Кварциты. Созданный из песчаника зернисто-кристаллический материал массивной текстуры. Три четверти состава – частицы кварца. Остальное делят слюды, тальк, другие минералы, которыми создаются цвета и оттенки.
Скарны. Сформированы кислой магматической средой из известняков. Массивны.
Гнейс. Зернисто-кристаллический материал массивной текстуры, в составе которого кварц, слюды, палиоклаз. Разновидность гранита.
Филлит – продукт видоизменения глинистых сланцев. Плотен. Серицит, кварц, альбит, толика хлорита в составе создают серые оттенки.

Выделяется группа метаморфических сланцев:

Глинистый. Хрупкий. Состоит из кварца, гидрослюд, хлорита, неглинистых минералов. Они придают породе серые, зеленые, бурые оттенки.
Кристаллический. Материал с хорошо сформированной структурой, плойчатой либо сланцевой текстуры.
Тальковый. Белые либо зеленоватые образцы с пластинами талька в текстуре.

Всего выделено два десятка сланцевых метаморфических разновидностей.

Где используются

Породы метаморфического происхождения используют преимущественно в строительстве:

Из кварцитов делают дорожную брусчатку, щебень.
Исходник кровельных материалов – глинистые сланцы и филлиты.
Натуральные огнеупоры – кварциты и змеевик.
Гнейсом мостят улицы, облицовывают бассейны, набережные. Это материал для фундаментов сооружений. – востребованный облицовочный материал.

На особом счету мрамор. Это декоративное сырье. Из него делают ступени, столешницы, каминные полки, подоконники. Облицовывают стены. Используется даже мраморная крошка.

Лучшие сорта идут на изготовление скульптур, других изделий премиум-сегмента.

Цена большинства видов сырья демократична. Исключение – каррарский мрамор.

Горная порода с содержанием металла

Содержание тяжелых металлов в горных породах и незагрязненных почвах имеет большое практическое значение. Оно необходимо для контроля за состоянием окружающей среды, охраны ее от загрязнения. Так называемое фоновое количество тяжелых металлов служит точкой отсчета при исследовании загрязненных почв, позволяет определить темпы и степень загрязнения.
Горные породы, на продуктах выветривания которых сформировался почвенный покров - источник тяжелых металлов в почвах.
Главные типы горных пород - магматические и осадочные.
Первые - образовались в глубоких слоях земной коры в условиях высоких температур и большого давления. Это: ультроосновные (дуниты, перидотиты, пироксениты), основные (базальт, габбро), средние (диориты, сиениты), кислые (граниты, гнейсы) и кислые вулканические (риолиты, трахиты, дациты).
Осадочные горные породы - это глинистые осадки, сланцы, песчаники, известняки с доломитами.
В образовании осадочных горных пород принимают участие отдельно или совместно продукты разрушения кислых горных пород.
Осадочные горные породы отличаются большим разнообразием как по происхождению, так и по петрографическому, минералогическому. химическому и механическому составам. В горных породах тяжелые металлы обычно приурочены к определенной группе минералов.
К минералам концентраторам относятся калиевые полевые шпаты, биотит, пироксены, минералы, содержащие щелочи, амфиболы, оливины и др Наибольшая насыщенность тяжелых металлов свойственна собственным и акцессорным минералам. Однако ввиду невысокого содержания этих минералов их доля в балансе незначительна. В гранитоидах, например, 70-90% Mn приходится на биотит и роговую обманку, 10-25% - на полевые шпаты, менее 1% на акцессорные минералы, еще меньше - на долю кварца (В.Б. Ильин, 1991).
Тяжелые металлы относятся преимущественно к рассеянным химическим элементам, содержащимся в горных породах в незначительном количестве. Однако и в этом случае уровень концентрации многих из них существенно неодинаковый (например, в горных породах ртути в 100000 раз меньше, чем титана).
В таблице 4 представлены материалы по насыщенности горных пород разного происхождения 17 элементами - по разным литературным источникам.
Как видно из таблицы, в - основных горных породах (базальт) содержание элементов значительно больше, чем в кислых (гранит): в 3- 20 раз Cr, в 24 Co, в 37 раз Ni.

Осадочные горные породы могут существенно отличаться по количеству тяжелых металлов, на содержание которых, помимо генезиса, большое влияние оказывает гранулометрический состав. Прослеживается большое различие в содержании тяжелых металлов между грубыми (песчаными) и тонкодисперсными (суглинистыми и глинистыми) породами: в песках оно в несколько раз меньше, чем в суглинках и глинах. Основная причина - несхожесть минералогического состава пород. В песках преобладает кварц, почти лишенный тяжелых металлов, тогда как в суглинках и глинах велика доля глинных минералов, богатых ими. На этом фоне достаточно заметны региональные особенности близких почвообразующих пород. Так, пески Белоруссии по сравнению с песками Западной Сибири обеднены марганцем, никелем и медью, но обогащены стронцием. Значительные различия в элементном химическом составе обнаруживаются также между лессовидными суглинками регионов. Причина различий - неодинаковая насыщенность тяжелыми металлами горных пород, дериваты которых послужили материалом для формирования почвообразующих пород (табл. 5).

Разное содержание тяжелых металлов в песчаниках и глинистых почвах В.Б. Ильин (1991) объясняет тем, что при выветривании коренных горных пород тяжелые металлы в значительной части сохраняются в рыхлых образованиях, изменив форму и место присутствия. Главными носителями TM становятся вторичные минералы, гидрооксиды и оксиды полуторных элементов, а формами присутствия: водорастворимая, обменная. окклюдированная R2O2, в кристаллической решетке вторичных минералов (изоморфное замещение) и в их межплоскостном пространстве, в первичных минералах.
Что касается карбонатных осадочных горных пород (известняки и доломиты), то по содержанию V, Cr, Cu, Ni, Zn они ближе к песчаникам, а по содержанию Mn, Sr - к глинистым сланцам (табл.4).

Читайте также: