Введение

Естественное минеральное образование.

В геологии, горная порода (или камень) – это любая естественная твердая масса или агрегат минералов или минералоидных веществ. Она классифицируется по входящим в нее минералам, химическому составу и способу образования. Горные породы формируют внешний твердый слой Земли – кору, и большую часть ее внутреннего строения, за исключением жидкого внешнего ядра и очагов магмы в астеносфере. Изучение горных пород включает в себя множество поддисциплин геологии, таких как петрология и минералогия. Оно может ограничиваться породами, найденными на Земле, или включать планетарную геологию, изучающую породы других небесных тел. Горные породы обычно подразделяются на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические породы образуются при охлаждении магмы в земной коре или лавы на поверхности земли или морском дне. Осадочные породы формируются в результате диагенеза и литификации осадочных отложений, которые, в свою очередь, образуются в процессе выветривания, переноса и отложения существующих пород. Метаморфические породы образуются, когда существующие породы подвергаются настолько высоким давлениям и температурам, что преобразуются без значительного плавления. Человечество использует горные породы с самых ранних времен. В этот ранний период, известный как каменный век, было разработано множество каменных орудий. Камень затем использовался в качестве основного компонента при строительстве зданий и ранней инфраструктуры. Горнодобывающая промышленность развивалась для извлечения горных пород из Земли и получения содержащихся в них минералов, включая металлы. Современные технологии позволили создать новые искусственные горные породы и материалы, подобные горным породам, такие как бетон.

Исследование

Геология – это наука о Земле и её составе, включая изучение горных пород и их образований. Петрология – это наука, изучающая свойства и происхождение горных пород. Минералогия – это наука о минеральном составе, из которого состоят горные породы. Изучение горных пород и их компонентов внесло вклад в геологическое понимание истории Земли, археологическое понимание истории человечества, а также в развитие инженерного дела и технологий в человеческом обществе. Хотя история геологии включает множество теорий о горных породах и их происхождении, которые существовали на протяжении всей истории человечества, изучение горных пород оформилось как самостоятельная научная дисциплина в XIX веке. В этот период была разработана теория плутонизма, а открытие радиоактивного распада в 1896 году позволило применять радиоуглеродный анализ для датировки горных пород. Понимание теории тектоники плит сформировалось во второй половине XX века.

Классификация

В основном, горные породы состоят из зерен минералов – кристаллических твердых веществ, образованных атомами, химически связанными в упорядоченную структуру. Некоторые породы также содержат минералоиды – твердые вещества, подобные минералам, такие как вулканическое стекло, которым не хватает кристаллической структуры. Типы и количество минералов в породе определяются условиями ее образования. Большинство пород содержат силикатные минералы, соединения, включающие тетраэдры кремния в свою кристаллическую решетку, и составляют около трети всех известных видов минералов и приблизительно 95% земной коры. Содержание кремния в породах и минералах является важнейшим фактором, определяющим их названия и свойства.

Метаморфные породы

Метаморфические породы образуются в результате воздействия на любой тип породы – осадочную, магматическую или другую, более древнюю метаморфическую породу – температур и давления, отличных от тех, при которых образовалась исходная порода. Этот процесс называется метаморфизмом, что означает «изменение формы». В результате происходит глубокое изменение физических свойств и химического состава породы. Исходная порода, известная как протолит, преобразуется в другие минеральные типы или в иные формы тех же минералов посредством перекристаллизации. Это происходит, например, при столкновении континентальных плит. Метаморфические породы составляют 27,4% объема земной коры. Также исследовались лунные и марсианские породы.

Использование человеком

Использование камня оказало огромное влияние на культурное и технологическое развитие человечества. Люди и другие гоминиды использовали камень на протяжении как минимум 2,5 миллионов лет. Литотехнология – одна из древнейших и непрерывно используемых технологий. Добыча горных пород для получения металлов стала одним из важнейших факторов прогресса человечества и развивалась разными темпами в разных регионах, отчасти из-за видов металлов, доступных в породах данной местности.

Антропогенные породы

Антропогенные породы — это синтетические или реструктурированные породы, образованные в результате деятельности человека. Бетон признан искусственной породой, состоящей из природных и переработанных горных пород, и его разработка началась еще во времена Древнего Рима. Горные породы также могут быть модифицированы другими веществами для создания новых форм, таких как эпоксидный гранит. Были разработаны и искусственные камни, например, камень Коуда. Геолог Джеймс Р. Андервуд предложил антропогенные породы в качестве четвертого класса пород, наряду с магматическими, осадочными и метаморфическими.

Здание

Камень значительно различается по прочности: от кварцитов с прочностью на растяжение более 300 МПа до осадочных пород, настолько мягких, что их можно разкрошить голыми руками (то есть они рыхлые). (Для сравнения, конструкционная сталь имеет прочность на растяжение около 350 МПа.) Относительно мягкие, легко поддающиеся обработке осадочные породы начали добывать для строительства еще в 4000 году до нашей эры в Египте, а камень использовался для возведения укреплений во Внутренней Монголии уже в 2800 году до нашей эры. В Италии широко распространен мягкий камень – туф, который римляне использовали для строительства многих зданий и мостов. Известняк широко применялся в строительстве в Средние века в Европе и оставался популярным вплоть до XX века.

Добыча полезных ископаемых

Добыча полезных ископаемых – это извлечение ценных минералов или других геологических материалов из земной коры, из рудного тела, жилы или пласта. Этот термин также включает в себя удаление грунта. К материалам, извлекаемым в результате добычи полезных ископаемых, относятся цветные металлы, драгоценные металлы, железо, уран, уголь, алмазы, известняк, нефтяной сланец, каменная соль, калийные соли, строительный щебень и облицовочный камень. Добыча полезных ископаемых необходима для получения любых материалов, которые нельзя вырастить сельскохозяйственным путем или создать искусственно в лаборатории или на фабрике. В более широком смысле добыча включает извлечение любых ресурсов (например, нефти, природного газа, соли или даже воды) из земной коры. Добыча камня и металлов ведется с доисторических времен. Современные процессы добычи полезных ископаемых включают в себя геологоразведку, анализ потенциальной прибыльности разрабатываемого месторождения, извлечение необходимых материалов и, наконец, рекультивацию земель для подготовки их к дальнейшему использованию после завершения добычи. Процессы добычи полезных ископаемых могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду как в период проведения горных работ, так и в течение многих лет после их завершения. Эти потенциальные последствия привели к тому, что большинство стран мира приняли нормативные акты для управления негативными эффектами горнодобывающей деятельности.

Инструменты

Каменные орудия использовались миллионами лет людьми и более ранними гоминидами. Каменный век был периодом широкого использования каменных орудий. Орудия раннего каменного века были простыми приспособлениями, такими как камни-молоты и острые сколы. Орудия среднего каменного века имели заостренные наконечники, использовавшиеся как наконечники стрел, шилья или скребки. Орудия позднего каменного века отличались высоким качеством изготовления и выраженной культурной идентичностью. Каменные орудия в значительной степени уступили место медным и бронзовым орудиям после развития металлургии.