Ученые вплоть до конца XVIII в. не делали еще различия между минералами и горными породами, систематическое же изучение горных пород началось только с конца XIX столетия.
Понятия горная порода и минерал относятся к основным в геологии. Вся толща земной коры состоит из разнообразных по свойствам, составу и происхождению горных пород. В свою очередь горная порода построена из минералов. Состав и свойства горной породы определяются составом и свойствами минералов, из которых она состоит, их размерами, формой, взаимным расположением и силой сцепления между ними.
Минералы - понятие очень широкое. Минералами называют однородные по составу и строению части горных пород и руд. Они представляют собой природные химические соединения, возникшие в результате различных геологических процессов. Минералов в природе великое множество. Для изучения и поиска их объединяют в однородные группы по химическому составу и физическим свойствам.
Большинство минералов встречается в земной коре в твердом состоянии. Однако есть жидкие (самородная ртуть) и даже газообразные минералы (углекислый газ, сероводород).
По происхождению горные породы подразделяются на:
Магматические. Эти горные породы образуются из расплавленной магмы при ее остывании и затвердевании. Строение этих пород зависит от скорости остывания магмы.
Осадочные. Эти породы, в отличие от магматических, образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления осадков на дне водоемов и на суше. По способу образования осадочные горные породы делятся обычно на группы:
а) обломочные. Они состоят из обломков различных пород. Происхождение их связано с процессами выветривания, перемещения обломков текущими водами, ледником или ветром и накопления их (см. Аккумуляция).
б) химические. Горные породы, относящиеся к этой группе, образуются из водных растворов минеральных веществ. Это оседающие на дно водоемов калийная и поваренная соль. Из воды горячих источников выпадает кремнезем. Многие из горных пород этой группы используются в хозяйстве. Например, калийные соли — сырье для получения калийных удобрений;
в) органические, или органогенные (греч. organon — орган и genes — рождающий). К этой группе относятся осадочные породы, состоящие в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов.
Сюда входят:
горючие полезные ископаемые: газ, нефть, уголь, горючий сланец;
фосфориты: фосфатный ракушечник, скопление костей;
известняки: известняк, мел, ракушечник. Органические горные породы образуют многочисленные ценные полезные ископаемые, широко использующиеся в хозяйстве. Для этой группы осадочных горных пород характерна слоистая текстура. Между слоями можно найти остатки и отпечатки растений и животных.
Осадочные горные породы покрывают земную поверхность почти сплошь. Они составляют 70% толщи земной коры, образуя ее верхний слой, толщина которого может доходить до 25 км.
Метаморфические. Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в недрах Земли (греч. metamorphomai — преображаюсь, подвергаюсь превращению). Вследствие воздействия высокого давления, температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного Базальты (42.5%) Граниты (21.6%) изменения ее химического состава.
Земная кора состоит из горных пород, залегающих слоями. Если залегание пород не нарушено, то чем они выше, тем слой моложе. Самый верхний слой образовался позднее всех лежащих ниже.
Определение возраста горных пород позволяет установить время, прошедшее с какого-то момента в истории Земли.
Например, возраст молодых, четвертичных пород подсчитывают по распаду углерода С14 в напластованиях. Изотоп углерода (С14) постоянно образуется в атмосфере под воздействием космического излучения, затем он усваивается живыми организмами, после отмирания которых и происходит его распад с известной скоростью, что и позволяет определить время захоронения организма и возраст вмещающих его слоев.
Кроме радиоактивного изотопа С14, в методе радиоактивного распада используют свинцовые методы, которые базируются на том, что свинец и гелий — конечные продукты распада урана и тория. Зная скорость распада урана и определив содержание свинца и гелия в горной породе, можно определить возраст горных пород.
Необходимо отметить, что метод радиоактивного распада имеет не только преимущества, но и недостатки, ограничивающие его применение: относительно невысока точность метода, значительно искажение результатов вследствие метаморфизма, высока стоимость метода. Кроме того, в горных породах радиоактивные элементы часто вообще отсутствуют.