Солнечная система

Содержание
1. Солнечная система ……………………………………………………………………………………..3
2. Вещественный состав земной коры …………………………………………………………………..6
3. Процессы внутренней динамики …………………………………………………………………….13
Список используемой литературы ……………………………………………………………………..20

Солнечная система
Солнечная система – часть галактики Млечный Путь, строение которого напоминает диск диаметром 100000-120000 световых лет и толщиной 1000 световых лет. Здесь расположено порядка 400 млрд. звезд, 9 больших планет и их спутники, десятки тысяч малых планет и их спутники, десятки тысяч астероидов, множество комет, мелких метеорных тел и межпланетный газ и пыль. Солнечная система возникла предположительно 13 млрд. лет назад, и в процессе эволюции приобрела структуру, свойственную только ей, не повторяющуюся на просторах Вселенной.
Она расположилась во внутреннем рукаве созвездия Ориона. Система вместе с входящими в нее космическими телами, вращается вокруг ядра Галактики со скоростью 250 км/сек. На полный оборот уходит 1 галактический год длительностью 225 млн. лет.
Космические тела связаны между собой законом всемирного тяготения. Кроме того, в межпланетном пространстве отсутствует трение. Благодаря этим 2-м факторам движение объектов стабильно и строение не нарушается.
Можно выделить следующие этапы формирования Солнечной системы:
На месте желтой звезды и соседних небесных тел миллиарды лет назад образовалось облако из пыли и газов. Его предполагаемые размеры 6 млрд. км по одному из параметров – длине или ширине.
В центре облака произошел «гравитационный коллапс», вследствие которого сформировались плотные сгустки материи.
Со временем они преобразовались в Солнце.
Из оставшегося материала вокруг звезды сформировался протопланетный диск. Планеты возникли из его компонентов.
Строение Солнечной системы
Строение и состав Солнечной системы выглядит так:
Центральное место занимает Солнце. Оно состоит из водорода и гелия.
Температура поверхности превышает отметку, 6000°С.
99,86% массы системы приходится на светило.
Солнце относится к разряду желтых карликовых звёзд по принятой учеными звездной классификации.
Вокруг звезды вращаются 9 открытых планет, которые делятся на 2 группы: планеты внутренней группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), планеты внешней группы (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон).
Планеты внутренней группы, их часто называют планетами земной группы. Сюда входят Венера, Земля, Меркурий и Марс. Они обладают каменистой структурой и расположены вблизи от Солнца.
Планеты внешней группы. Это Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. В последние годы под термином Внешние планеты стали также пониматься планеты-гиганты — планеты, находящиеся во внешней области Солнечной системы, то есть Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Это крупные небесные тела, которые состоят из газов. У них есть кольца из ледяной пыли скалистых элементов. Неоднозначен ответ на следующий вопрос: «К какой группе отнести Плутон, и входит ли он в состав Солнечной системы?» Долгое время он относился к разряду стандартных планет. После детальных исследований было выяснено, что он не способен расчистить пространство вокруг своей орбиты. Его вес составляет всего 0,07 массы от всех космических тел, находящихся на орбите. Это и стало причиной отнести Плутон к разряду карликов. Но, несмотря на это, он входит в её состав.
Очередность орбит. Планеты расположены в следующем порядке от Солнца:
Меркурий. Он меньше остальных тел по размеру. Мощное ядро из железо-никелевых сплавов тормозит вращение вокруг своей оси. Спутники отсутствуют, атмосфера под воздействием солнечных ветров сильно разряжена. Масса: 3,285E23 кг (0,055 M⊕); расстояние от Солнца: 57 910 000 км; продолжительность суток: 58 д 15 ч 30 мин; площадь поверхности: 74 800 000 км²; период обращения: 88 дней; радиус: 2 439,7 км.  Температура на поверхности Меркурия колеблется от 80 до 700 К (от −190 до +430 °C). Солнечная сторона нагревается гораздо больше, чем полярные области и обратная сторона планеты.
Венера. Планета плотно закрыта облаками из углекислого газа и серной кислоты. Ураганные ветры, кислотные осадки на поверхности – постоянные явления. Данная планета спутников не имеет. Продолжительность суток: 116 д 18 ч 0 мин; расстояние от Солнца: 108 200 000 км; площадь поверхности: 460 200 000 км²; период обращения: 225 дней; масса: 4,867E24 кг (0,815 M⊕); радиус: 6 051,8 км. Атмосферное давление на поверхности планеты в 92 раза больше, чем на поверхности Земли, и примерно равно давлению воды на глубине 900 метров. Венера — самая горячая планета в Солнечной системе: средняя температура её поверхности — 735 К (462 °С), даже несмотря на то, что Меркурий находится ближе к Солнцу. Высокая температура поверхности обусловлена действием парникового эффекта.
Земля. В состав атмосферы входят азот, водород и кислород. 2/3 земной поверхности покрыто водой. У Земли единственный спутник – Луна. Планета выгодно расположена – не далеко и не близко от Солнца. Помимо места в Солнечной системе, обилие воды, состав атмосферы и наклон оси сделали возможным зарождение, развитие и сохранение биологической жизни.
Марс. Вокруг четвертой планеты вращаются 2 спутника – Фобос (6,8×22,4×18,4 км) и Деймос (15×12,2×10,4 км). Здесь нет ни воды, ни атмосферы. Марсианский год в 2 раза длиннее земного. Экваториальная скорость вращения: 868,22 км/ч; масса (m): 6,4171⋅1023 кг, 0,107 от земной; орбитальная скорость (v): 24,13 км/с (средн.); 24,077 км/с; площадь поверхности (S): 1,4437⋅108 км²; 0,283 земной; эксцентриситет орбиты (e): 0,0933941; экваториальный радиус: 3396,2 ± 0,1 км; 0,532 земного. Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земныхЮпитер. Сутки на самой большой планете длятся 10 часов, а 1 год приравнивается к 12 земным. У газового гиганта 4 слабо выраженных кольца. Вокруг Юпитера вращается самый большой спутник – Ганимед, крупнее которого в Солнечной системе нет.
Сатурн. Атмосфера шестой планеты состоит из водорода и гелия. Вокруг нее обращается 62 спутника. Происхождение системы колец неизвестно. У Титана, спутника Сатурна, присутствует атмосфера. Это единственное космическое тело, у которого в газовой оболочке обнаружен азот.
Уран. Ось обращения седьмого небесного тела параллельна плоскости эклиптики. У него 13 колец и 27 спутников. На поверхности Урана наблюдаются сильные ураганы.
Нептун. Восьмая планета состоит из метана и аммиака. У нее 5 колец и 14 спутников. Здесь также дуют сильные ветра, из-за чего в атмосфере образовываются пятна размером с Землю.
Плутон. После открытия в 1930 г. Плутон относили к разряду стандартных планет. Его масса составляет всего 7% от массы всех космических тел системы. Это обстоятельство стало поводом перевести Плутон в разряд планетоидов.
Другие объекты
В состав Солнечной системы также входят:
Карликовые планеты. Они уступают по размерам стандартным. Популярный представитель - Плутон. По определению Международного астрономического союза, карликовые планеты – это небесные тела сферической формы, вращающиеся вокруг Солнца. Их «карликовость» объясняется малой массой и отсутствием гравитационной доминанты. Последнее означает, что на орбите такого объекта постоянно присутствуют мелкие небесные тела. На данный момент официально признаны только 6 – Плутон, Церера, Эрида, Хаумеа, Макемаке и Седна. При этом Плутон перешел в эту группу из полноценных планет, а все остальные – из астероидов различных классов.
Пояс Койпера. Объект располагается за границами орбиты Нептуна. Представляет скопление ледяных тел в форме диска. Здесь обнаружены сотни карликовых образований типа Плутона.
Облако Оорта. Формирование, наполненное ледяными конгломератами. Оно располагается на расстоянии 100000-200000 а.е. от звезды.
Кометы. Космические тела из газа, льда и космической пыли. Приближаясь к Солнцу, они нагреваются и выбрасывают видимый след в виде знаменитого "хвоста". В каждой комете есть замороженная часть – ядро, которое в протяжности не превышает нескольких километров. Состоит из ледяных осколков, замерзших газов и пылевых частиц. С приближением к Солнцу комета нагревается и формирует кому. Нагрев приводит к тому, что лед сублимируется в газ, поэтому кома расширяется. Иногда она способна охватывать сотни тысяч км. Солнечный ветер и давление могут устранять пыль и газ комы, что приводит к длинному и яркому хвосту. Обычно их два – пылевой и газовый.
Астероиды (распространённый до 2006 года синоним — малая планета) — относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе и размерам планетам, имеют неправильную форму и не имеют атмосферы, хотя при этом и у них могут быть спутники. Каменные образования двигаются вокруг солнечного диска между Марсом и Юпитером. Траектории движения малых тел постоянно изменяются за счет гравитационного влияния соседних объектов.
Метеоры и метеориты. Космические объекты малых размеров, периодически врывающиеся в атмосферный слой Земли, до момента падения называются метеоритами. В момент попадания в земную атмосферу их переквалифицируют в метеоры. Они сгорают в воздухе до падения, небольшая часть падает на поверхность.
Межпланетное пространство. Помимо яркого света, желтая звезда излучает непрерывный поток заряженных частиц. Он называется "солнечный ветер", распространяется со скоростью 1,5 млн. км/час, образуя околосолнечную область - гелиосферу. Потоки частиц способны срывать атмосферу космических тел, не защищенных магнитными полями, что произошло с Венерой и Марсом. Температура вблизи Солнца выше, чем на поверхности объекта, что является загадкой для ученых. Предположительно, явление обусловлено магнитными силами.
Вещественный состав земной коры
Выделяют три главные области Земли:
1. Земная кора - верхняя оболочка Земли, мощность которой изменяется от 6 - 7 км под глубокими частями океанов до 30 - 40 км под равнинными платформенными территориями континентов и до 50 - 70 км под горными образованиями.
2. Мантия Земли, распространяется до глубин 2900 км. В ее пределах выделяют верхнюю мантию - до глубины 400 км, среднюю мантию до глубины 800 - 1000 км, нижнюю мантию до глубины 2700 км с переходным слоем от 2700 до 2900 км
3. Ядро Земли, в котором выделяют внешнее ядро с глубиной от 2900 до 4980 км, с переходной оболочкой от 4980 до 5120 км и внутреннее ядро – до 6970 км.
В строении земной коры принимают участие все типы горных пород - магматические, осадочные и метаморфические, залегающие выше границы Мохоровичича. На континентах и под океанами существуют как устойчивые, так и подвижные участки земной коры. На континентах к устойчивым участкам относятся равнинные пространства - платформы, в пределах которых размещаются наиболее устойчивые участки - щиты. К подвижным участкам относятся молодые горные сооружения Альпы, Кавказ, Гималаи. Материковые структуры в ряде случаев продолжатся в океане, образуя подводную окраину материков, состоящую из шельфа глубиной до 200 м, континентального склона с подножьем до глубины 2500 – 3000 м. В океанах так же выделяют стабильные области (океанские платформы – абиссальные равнины глубиной 4- 6 км) и подвижные пояса (срединно-океанские хребты) активные окраины Тихого океана и глубоководные желоба. В настоящее время выделяют два основных типа земной коры: континентальный и океанский, резко отличающиеся строением и мощностью, и два переходных: субконтинентальные и субокеанский.
Химический состав геосфер Земли, существенно отличается. Внутреннее ядро, составляющее 1,7% массы Земли, состоит, вероятно, на 10% из никеля и на 90% из железа, внешнее ядро - 30% массы - представлено смесью железа и серы, в которой на серу приходится 12% и около 2% никеля с примесью окислов магния.
В составе мантии Земли преобладают кислород, кремний и алюминий, в меньшем количестве магний и железо. В целом она представлена пиролитом - сложным комплексом пород ультраосновного состава. Химический состав верхней и нижней мантии почти одинаковый.
Наиболее полно изучен состав земной коры. На долю кислорода, кремния и алюминия приходится 84,5%, вторую группу распространённых элементов составляют железо, кальций, натрий, фтор, магний - 14,48%. На остальные элементы приходится 0,8% массы земной коры. Сравнительный анализ химического состава земной коры, мантии и ядра показывает, что в земной коре более высокое содержание кислорода, кремния, алюминия, калия, натрия, кальция и низкое железа и магния, никеля хрома и кобальта.
Геологические процессы, происходящие внутри Земли, такие как перемешивание расплавленной магмы с образовавшимися ранее горными породами, разделение магмы и многие другие, а также процессы, действующие на поверхности Земли, приводят к образованию разнообразных минералов, горных пород и полезных ископаемых.
Химические изменения в земной коре определяются преимущественно геохимической историей главных породообразующих элементов, содержание которых составляет свыше 1%. Вычисления среднего химического состава земной коры проводились многими исследователями как за рубежом (Ф. Кларк, Г. С. Вашингтон, В. М. Гольдшмидт, Ф.Тейлор, В. Мейсон и др.), так и в Советском Союзе (В.И.Вернадский, А. Е. Ферсман, А. П. Виноградов, А. А. Ярошевский и др.).
Сопоставляя приведенные данные, видно, что земная кора больше чем на 98% сложена О, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, К, при этом свыше 80% составляют кислород, кремний и алюминий, в отличие от среднего состава Земли, где содержание их резко уменьшается. Особенно высоко содержание кислорода, поэтому В. М. Гольдшмидт называет земную кору оксисферой, или кислородной оболочкой Земли.
Таблица 2.1. Состав земной коры (в химических элементах, маc. %)Элементы По А.П.Bиноградову(1962) По В. Мейсону(1971) По А.А.Ярошевскому(1988)
O 49,13 46,60 47,90
Si26,00 27,72 29,50
Al7,45 8,13 8,14
Fe4,20 5,00 4,37
Mg2,35 2.09 1,79
Ca3,25 3,63 2,71
Na2.48 2,83 2,01
K 2,35 2.59 2,40
H 0,15 - 0,16
Ti0,61 - 0,52
C 0,36 - 0,27
S - - 0,10
Mn- - 0,12
Минеральный состав земной коры. Минералами называются природные химические элементы, возникшие в результате физико-химических процессов, происходящих на Земле. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, которое выражается в их геометрически правильной многогранной форме. Свойства кристаллических веществ обусловлены как их составом, так и внутренним строением, т. е. кристаллической структурой.
Минералы, как правило, имеют кристаллическую форму. В ней различают вершину, ребро и грань. Формы минералов весьма разнообразны и всё их многообразие подразделяется на семь крупных групп, которые называются сингониями («син» греч. сходно, «гония» - угол). В каждом кристалле, слагающие его частицы располагаются в пространстве правильными рядами, сетками и решетками. В соответствии с этим в кристаллах выделяют ось симметрии, плоскость симметрии и центр симметрии.
Внутренняя структура минералов и устойчивый химический состав обусловливают их физические свойства. К наиболее распространённым относятся: твёрдость, плотность, цвет, блеск, спайность, хрупкость, цвет черты, магнитность, вкус и т. д.
Твёрдость. Под твёрдостью понимают способность минералов противостоять механическому воздействию. Твёрдость минералов определяют по шкале Мооса (табл. 2.2).
Таблица 2.2. Шкала твёрдости
Твёрдость Минерал Твёрдость Минерал
1 Тальк 6 Полевой шпат
2 Гипс 7 Кварц
3 Кальцит 8 Топаз
4 Флюорит 9 Корунд
5 Апатит 10 Алмаз
Цвет минералов определяется способностью минералов поглощать ту или иную часть спектра. Но этот признак относительный, так как многие минералы окрашены одинаково. Поэтому этим признаком можно пользоваться только в сочетании с другими.
Цвет черты. Под этим признаком понимают цвет черты, оставляемой минералом, если провести им по фарфоровой пластине. Для некоторых минералов черта является характерным признаком. Например, гематит визуально трудно отличить от магнетита, но гематит оставляет черту вишневого цвета, а магнетит - чёрного.
Блеск обусловлен способностью минералов, отражать свет. По характеру блеска минералы делятся на две основные группы: минералы с металлическим блеском и минералы с неметаллическим блеском. Группа минералов с металлическим блеском малочисленна. Они представлены, прежде всего, рудами металлов (галенит, пирит, халькопирит и др.). Около 70% минералов обладают неметаллическим блеском. Различают несколько видов неметаллического блеска: алмазный (алмаз, сфалерит и др.); стеклянный блеск (кварц, кальцит, полевой шпат и др.); жирный блеск (сера, нефелин и др.); шелковистый блеск (асбест, халцедон и др.); полуметаллический блеск (графит, гематит); перламутровый блеск (тальк).
Прозрачность - свойство обратной блеску, то есть это способность минералов пропускать свет. Многие минералы прозрачны. Кварц, гипс, алмаз. К непрозрачным минералам относятся: магнетит, хромит, галенит, золото и др. Спайность - способность минералов при ударе раскалываться по определённым плоскостям. Различают несколько видов спайности: весьма совершенная, совершенная, несовершенная. В первом случае минералы легко раскалываются на тонкие листочки и пластинки (тальк, мусковит, гипс). Во втором - минералы раскалываются по нескольким направлениям (кальцит, галит, галенит). В третьем случае минералы при ударе распадаются на обломки с неровными поверхностями или вообще не образует поверхностей (апатит халькопирит, кварц).
Излом - вид поверхности, получаемый при ударе не по плоскости спайности. Все минералы отличаются по виду излома: раковистый - напоминает строение раковины (кварц, опал), занозистый - имеет занозистое строение (асбест, роговая обманка), при зернистом изломе поверхность выглядит в виде зерен (ангидрит, галит). Самородные элементы имеют крючковатый излом (золото, серебро, медь).
Плотность определяется визуально (органолептически) путём взвешивания. По этому принципу все минералы делятся на лёгкие (плотность от 1 до 3 г/см3 (гипс, кварц)), средние минералы имеют плотность от 3 до 4 г/см3 (апатит, роговая обманка), тяжёлые минералы имеют плотность более 4 г/см3 (галенит, пирит).Магнитность проявляется в способности минералов отклонять стрелку компаса (магнетит). Двойное лучепреломление наблюдается у прозрачной разновидности кальцита.
По вкусу можно различить внешне похожие минералы галит (он солёный) от сильвина (он горький). Минералы, содержащие карбонаты, определяются реакцией с 5%- й соляной кислотой. Жирность органолептически определяется у таких минералов, как тальк, сера, молебденит и др.
Морфологические признаки. Внешняя форма минералов может быть выражена кристаллами, большими многогранниками либо небольшими зёрнами. Хорошо огранённые кристаллы в природных условиях встречаются сравнительно редко, обычно они принимают неправильные очертания. Кроме единичных форм кристаллов встречаются их скопления: друзы (сростки кристаллов на стенках трещин и пустот), конкреции (шарообразные стяжения, желваки), жеоды (заполненные округлые полости), дендриты (тонкие кристаллы, подобные веткам растений). Часто в горных породах встречаются примазки, налёты и выцветы минералов. Размеры отдельных кристаллов могут колебаться от нескольких метров (полевые шпаты, кварц) до частиц менее 1 мкм, которые можно рассмотреть только с помощью электронного микроскопа.
Образование минералов. Минералами называют однородные по составу и строению вещества, образовавшиеся в результате природных физико-химических процессов и являющиеся составными частями горных пород и полезных ископаемых.
При рассмотрении природы образования минералов раскрывается генезис горных пород, составляющими которых они являются. Одни минералы образуются внутри Земли (эндогенные процессы минералообразования) и на её поверхности (экзогенные процессы минералообразования), в морях и океанах.
Эндогенные процессы. К эндогенным процессам минералообразования, протекающим в недрах Земли, относятся: магматический, пегматитовый, пневматолитовый, гидротермальный и метаморфический.
При магматическом процессе образование минералов происходит непосредственно из расплавленной магмы при её остывании на глубине или при её движении к поверхности Земли при излиянии вулканов. При медленном остывании магмы из неё в первую очередь выделяются плагиоклазы, пироксены, позже слюды, полевые шпаты и в последнюю очередь кварц и химические элементы. В последнюю стадию остывания силикатной магмы наблюдается пегматитовый процесс. При этом силикатный расплав, обогащенный соединениями элементов, внедряется в трещины, линзы и полости и по мере остывания кристаллизуется, образуя крупные пегматитовые тела. Пегматит - источник многочисленных минералов: плагиоклазов, кварца, турмалина берилла, топаза и многих других.
Пневматолитовый процесс возникает при кристаллизации расплава, насыщенного летучими компонентами, в условиях пониженного внешнего давления. Из газов и паров воды осаждаются самородная сера, вольфрам, молибден, висмут и др. Вместе с горячими водными растворами из магмы выделяются многие химические элементы. Процесс кристаллизации минералов при остывании горячего водного раствора носит название гидротермального. Таким путём образовались кварц, галенит, халькопирит и многие другие.
В поверхностной зоне земной коры, в гидросфере и на поверхности Земли постоянно происходит разрушение горных пород и минералов и образование новых. Процессы образования новых минералов в поверхностных условиях получили название экзогенных. В этих процессах самую активную роль играют энергия солнца, ветра и воды. Минералы, образовавшиеся на экзогенном этапе, подразделяются на минералы осадочного генезиса, химического и органического. Осадочные минералы формируется в период осадконакопления и изменения осадка, минералы химического генезиса выделяются из перенасыщенного водного раствора в основном под воздействием энергии солнца (галит, ангидрит). Органические или биогенные образуются с участием живых организмов (самородная сера, фосфориты и др.).
Метаморфические процессы заключаются в изменении уже существующих минералов под действием температуры и давления в земной коре. Возникающие при этом минералы называются метаморфогенными. На небольших глубинах возникают хлорит, тальк, глубже 10-12 км минералы сильно разогреваются и приобретают свойства текучести, в таких условиях образуются биотит, мусковит, гранат, графит и др. В ходе этих процессов минералы приобретают ряд свойств.
Изоморфизм - это свойство элементов замещать друг друга в кристаллических решётках минералов, не нарушая их строения. Изоморфизм имеет практическое значение. Например, сфалерит является единственным минералом для получения индия и кадмия. Полиморфизм способность двух или нескольких веществ одинакового состава кристаллизоваться в разных формах (изменение кристаллической решётки под действием температуры и давления), например алмаз и графит. Состав у этих минералов одинаковый - углерод, а кристаллизуются они в разные структуры, у алмаза - кубическая, у графита - гексагональная. Устойчивые разности одного и того же кристалла в определённых физико-химических условиях называются модификациями (у серы - 3, у кварца - 9). Процесс замещения одного минерала другим при сохранении внешней формы замещаемых кристаллов называется псевдоморфизмом.
Классификация минералов. Минералы классифицируются по нескольким признакам, но наиболее распространённой является классификация по химическому составу. В современной систематике (табл. 2.3) минералы объединяются в классы по признаку общего аниона или анионной группы. Единственное исключение составляют самородные элементы, которые встречаются в природе сами по себе, не образуя соединений с другими элементами. Химические классы подразделяются на подклассы (по химизму и структурному мотиву), которые, в свою очередь, разбиваются на семейства и группы (по структурному типу). Отдельные минеральные виды, входящие в состав группы, могут образовывать ряды, а один минеральный вид может иметь несколько разновидностей. По химическому составу и внутреннему строению минералы подразделяются на 10 классов (табл. 2.3).
Таблица 2.3. Классификация минералов по химическому составу
Класс Наименование Характерные представители
1 Силикаты Ортоклаз K[AlSi203]
2 Карбонаты Кальцит С а С 0 3
3 Оксиды Кварц SiО 2
4 Гидроксиды Опал Si03 . nH2О
5 Сульфиды Пирит FeS 2
6 Сульфаты Гипс CaSО4 . 2Н2О
7 Галоиды Галит NaCl8 Фосфаты Апатит Ca5 (FeCl) [РО 4 ]9 ВольфроматыВольфрамит (FeMn)WО4
10 Самородные элементы Алмаз С
К наиболее распространённым классам минералов относятся классы: самородных элементов, сульфидов, галоидов, окислов и гидроокислов, карбонатов, сульфатов, фосфатов и силикатов.
Класс силикатов наиболее многочисленный класс (до 800 минералов) слагающих 90% массы земной коры. Минералы этого класса широко представлены в земной коре (78%). Они образуются преимущественно в эндогенных условиях и связаны с магматическими и метаморфическими процессами. Многие из них являются породообразующими для магматических и метаморфических пород, реже осадочных. Силикаты характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением. В основе их структуры лежит кремнекислородный тетраэдр [SiО4] , в центре которого лежит ион кремния, а в вершинах ионы кислорода. Самыми распространёнными среди силикатов являются полевые шпаты, которые подразделяются на калиево-натриевые (ортоклаз) и известково-натриевые, или плагиоклазы (альбит, Лабрадор, анортит). В составе силикатов большое практическое значение имеет группа глинистых минералов - каолинит, гидрослюды и монтмориллонит. Они во многом определяют инженерногеологические особенности глинистых пород.
Класс карбонатов (кальцит - СаСО3, доломит - CaMg(CО3)2, сидерит - FeSО3 и др.). В него входит около 80 минералов, среди которых наиболее известен кальцит, входящий в состав таких горных пород, как известняк и мрамор. Карбонаты растворяются в воде и вызывают развитие опасных геологических процессов. Класс объединяет минералы, для которых характерна реакция с соляной кислотой. Интенсивность реакции определяет минералы карбонаты, близкие по многим свойствам. Они часто светлоокрашены со стеклянным блеском, совершенной спайностью. Образование карбонатов связано главным образом с поверхностными химическими и биохимическими процессами, а также с метаморфическими и гидротермальными. Кальцит, или известковый шпат, СаСОз - один из наиболее распространённых в земной коре минералов, участвующих в строении как осадочных, так и метаморфических пород. Встречается в виде кристаллических и скрытокристаллических агрегатов различной плотности. Цвет от бесцветного до чёрного, блеск стеклянный, прозрачный или просвечивающий. Применяется в строительстве, металлургической и химической промышленностях, оптике, как поделочный камень.
Класс оксидов и гидроксидов. По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест. На его долю приходится 17% всей массы земной коры, их них 12,5% составляют оксиды кремния и 3,9% оксиды железа. Образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях. Кварц SiО2 - широко распространенный в земной коре породообразующий минерал. Его основой является кремнекислородный тетраэдр, в вершинах которого располагаются ионы кислорода, а в центре ион кремния. Встречается в виде зернистых агрегатов, образует кристаллы и их сростки. Цвет разнообразный: белый, серый. Встречаются окрашенные разности. По окраске выделяют разновидности кварца: горный хрусталь - бесцветный; дымчатый - серо-дымчатый, бурый; аметист - фиолетовый. Спайность весьма несовершенная. Образуется при выделении магмы, выпадает из горячих растворов и паров. Химически устойчив при любых условиях. Халцедон SiО2 - скрытно кристаллический минерал. Образует плотные натечные массы. Цвет различный (красный или оранжевый - сердолик, полосатый - опал). Блеск восковой, матовый. Образуется при гидротермальных процессах, сопровождающих вулканическую деятельность, и в экзогенных условиях. Используется в химической, стекольной промышленностях, строительстве, оптике, радиотехнике. Опал SiО2H2О - аморфный минерал. Содержание воды достигает 1-5% иногда 34%. Образует плотные часто натечные массы. Слагает осадочные породы органогенного происхождения. Бесцветный, белый, серый окрашенный; блеск стеклянный. Образуется при выветривании силикатов, в результате жизнедеятельности некоторых организмов, выпадает из горячих растворов. Используется в строительстве и ювелирном деле. Происхождение минералов класса сульфидов связано в основном с горячеводными (гидротермальными) растворами.
К классу сульфидов относятся минералы - руды металлов. В этом классе насчитывается около 200 минералов, представляющих собой соединения различных элементов с серой. Галенит, или свинцовый блеск, Pb S, встречаются в виде кристаллических агрегатов, их сростков и отдельных агрегатов. Сингония кубическая. Цвет свинцово-серый, черта серовато-чёрная, блестящая; блеск металлический непрозрачный; спайность совершенная. Сфалерит, или цинковая обманка, ZnS - встречается в виде кристаллических агрегатов, иногда сростков. Сингония кубическая. Цвет бурый, реже бесцветный; черта жёлтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; спайность совершенная. Пирит FeS2. Образует агрегаты разной зернистости. Цвет золотисто-жёлтый; черта чёрная, зеленовато-чёрная; блеск металлический; спайность весьма несовершенная. Используется для изготовления серной кислоты.
Класс сульфатов (гипс CaS04.2Н2О, ангидрит CaSО4, барит BaSО4) представляет собой соли серной кислоты, типичные минералы осадочных горных пород. Представители этого класса насчитывают до 260 минералов. Их характерной особенностью является способность растворяться в воде и вызывать (как и в карбонатах) развитие карстовых процессов. Минералы этого класса осаждаются в поверхностных водоёмах, образуются при окислении сульфидов и серы в зонах выветривания, реже связаны с вулканической деятельностью.
Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, йодисто-, хлористоводородных кислот. Наиболее распространёнными являются хлориды, образующиеся при испарении вод поверхностных бассейнов. Иногда при извержении вулканов. Галит NaCl - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Бесцветный или белый, часто окрашен в различные светлые цвета; блеск стеклянный; спайность совершенная. Гигроскопичен, солёный на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора, натрия и их производных. Сильвин КСl - по происхождению и по физическим свойствам близок к галиту, с которым часто образует единые агрегаты. Отличительным признаком является горько-солёный вкус. Используется в химической промышленности для получения калийных удобрений. Образование фторидов связано в основном с гидротермальными, магматическими и пневматолитовыми процессами. В экзогенных условиях образуются редко. Флюорит CaF2 встречается в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая; цвет разнообразный, часто меняется от бесцветного к жёлтому, зелёному, фиолетовому, голубому; блеск стеклянный; спайность совершенная. Используется в металлургической, химической, керамической промышленности, в оптике. Многие минералы этого класса растворимы в воде и придают ей повышенную минерализацию.
Класс фосфатов. Представлен большим количеством минералов (до 300), но содержание их в земной коре не превышает 1%. Наиболее распространённым минералом является апатит Са5(С1,ОН, F)[PO4]. Встречается в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов. Цвет бледно-зелёный и зеленовато-голубой, блеск стеклянный, жирный, спайность не совершенная. Происхождение магматическое. Применяется в химической промышленности и для производства удобрений. В поверхностных условиях образуется скрытокристаллический минерал того же состава - фосфорит. Цвет серый до тёмно-бурого. Образуется в морских бассейнах в результате жизнедеятельности и последующей переработки организмов.
Минералы класса фольфраматов (вольфрамит - (FeMn)W04 и др.) не имеют породообразующего значения и в горных породах встречается крайне редко.
Класс самородных элементов. В этот класс входит около 50 минералов. Но встречаются они редко, их масса в земной коре не превышает 0,1%. Минералы этих классов не являются породообразующими, однако многие из них являются полезными ископаемыми. К наиболее распространённым минералам этого класса относятся сера S. Образуется в процессе поднятия (возгонки) паров при извержении вулканов, в экзогенных условиях при трансформации минералов класса сульфидов и сульфатов, а также биогенным путём. Используется в химической промышленности для производства серной кислоты, в сельском хозяйстве и других отраслях.
Образование графита (С) связано в основном с процессами метаморфизма. Графит широко применяется в металлургии, для производства электродов и т. д. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина.
Горные породы представляют естественные минеральные агрегаты, образующиеся в земной коре или на её поверхности в ходе различных геологических процессов. Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. Кроме этих минералов в породах могут присутствовать и другие более редкие минералы. Название «горные породы» — условное и распространяется на все породы земной горы, независимо от места их нахождения (горы, равнины и т. д.). В настоящее время известно более 1000 видов различных горных пород. Состав, строение и условия залегания горных пород изучает наука петрография.
В основу классификации горных пород положен генетический признак. По происхождению выделяют:
магматические, или изверженные, горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава магмы и лавы;
осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов;
метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давления, а также различных жидких и газообразных веществ, поднимающихся с глубины.
Перечисленные типы делятся на группы по условиям их залегания в земной коре. С поверхности Земля на 75% сложена осадочными горными породами и на 25% магматическими и метаморфическими. Основную массу земной коры составляют магматические горные породы (около 95% её массы).
Магматические горные породы. Магма представляет собой огненно-жидкий силикатный расплав, образующийся в глубинных зонах Земли В её состав входят SiО 2 , А12О3, Fe2О3, СаО и другие компоненты, водные растворы, пары воды и газы. Магматические горные породы наряду с метаморфическими породами слагают основную массу земной коры, но на современной поверхности материков их распространение сравнительно невелико. В земной коре они образуют тела разнообразной формы и размера, так называемые структурные формы, состав и строение которых зависят от химического состава исходной для данной породы магмы и условий её застывания. В основе классификации магматических пород лежит их химический состав. Прежде всего учитывается ?