Горные породы

Вулканы, землетрясения и ледники — это постоянные напоминания о земных силах, создающих горные породы. Из расплавленной магмы, излившейся на поверхность через жерла вулканов или затвердевшей глубоко в толще земной коры, при остывании кристаллизуются магматические породы. В недрах гор при высоком давлении породы превращаются в метаморфические. При долговременных процессах выветривания, эрозии и осаждения образуются осадочные породы.

МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

Горные породы, образовавшиеся путем кристаллизации из магмы при остывании, называются магматическими. Одни из них затвердевают на поверхности Земли (эффузивные, или вулканические, породы), другие — в толще земной коры (интрузивные, или плутонические, породы). Тепло земного ядра движется через мантию в виде восходящих конвекционных токов. Эти тепловые потоки перемещают тектонические плиты и вызывают расплавление вещества у основания земной коры — процесс, называемый вулканической активностью. Расплавленное вещество, образующееся в земной коре, называется магмой.

ОГНЕДЫШАЩАЯ ЗЕМЛЯ

Большая часть поверхности Земли сложена магматическими породами, которые в тот или иной момент 4,6-миллиардолетней истории Земли побывали в расплавленном состоянии. Особенно активно эти процессы шли в эпоху образования Земли, более 4 млрд. лет назад. Магматические породы образуют ядро Земли и мантию — промежуточный слой толщиной 6300 км.

ИНТРУЗИВНЫЕ МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

Интрузивные магматические породы (их еще называют плутоническими) образуются из магмы глубоко в недрах земной коры. Огромные гранитные купола объемом в тысячи кубических километров внедряются в основания горных хребтов. Через трещины земной коры выдавливаются стенки и тонкие листы базальта шириной всего в несколько ярдов, однако они могут тянуться в длину на сотни километров. И граниты, и базальты являются магматическими горными породами, однако механизм их образования различен.

ГРАНИТ

Гранит представляет собой горную породу серого, кремового или розового цвета, состоящую из крупных кристаллов таких минералов, как полевой шпат, мусковит и кварц. Они образовались при медленной кристаллизации расплавленной породы на глубине в несколько километров в корневых зонах горных хребтов. Состав гранитов зависит от состава окружающих его пород, частицы которых попадают в расплав и сливаются с ним.

БАЗАЛЬТ

Пласты базальтовых пород образуются при вулканической активности, когда расплавленная магма внедряется в земную кору. Базальты обычно имеют темно-серый или зеленовато-серый цвет и состоят из очень мелких кристаллов силикатных минералов, таких, как полевой шпат, пироксен и биотит.

ЗАТВЕРДЕВШАЯ ЛАВА

Иногда лава не достигает поверхности Земли, а застывает (кристаллизуется) под землей, так что формально она представляет собой интрузивную горную породу. Плиты затвердевшей лавы, стоящие вертикально, как стены, называются дайками, горизонтальные плиты — силлами. Иногда дайки и силлы представляют собой каналы, через которые лава вытекает на поверхность. Такие трещины являются зародышами срединно-океанических хребтов, через которые лава изливается на поверхность, образуя новую океаническую кору.

Приблизительно в 125 году н.э. римляне построили Адрианов вал — длинную стену, протянувшуюся через всю Северную Англию на расстояние 120 км. Этот вал выстроен на естественном возвышении под названием Уин-Силл, которое представляет собой горизонтальную интрузию твердых базальтов, возникшую в палеогеновом периоде как следствие высокой вулканической активности.

УИН-СИЛЛ

Знаменитый вал, сооруженный по приказу императора Адриана около 125 года н.э., построен на вершине базальтовой интрузии под названием Уин-Силл. При постройке стены римляне использовали базальтовые блоки, взятые из этой возвышенности. Эта интрузия возникла в палеогеновом периоде в результате вулканической активности на северо-западе Шотландии.

ЭФФУЗИВНЫЕ (ВУЛКАНИЧЕСКИЕ) ПОРОДЫ

Около 3,5 млрд. лет назад, когда окончился ранний этап эволюции нашей планеты, вулканическая активность заметно снизилась. Тем не менее породы, образовавшиеся при кристаллизации вулканической лавы, до сих пор являются самыми распространенными на поверхности Земли. Но большая часть этой застывшей лавы нам не видна, потому что из нее слагается океаническое дно, а океан, как известно, покрывает три пятых земной поверхности.

ПЛАТОБАЗАЛЬТЫ

Вулканические породы распространены не только на океаническом дне. Иногда под континентальной корой возникают мощные восходящие тепловые потоки. Они вызывают крупные излияния лавы, при которых образуются обширные базальтовые плато. В качестве примеров таких плато можно привести траппы Сибирского нагорья, образовавшиеся в пермском периоде, плоскогорье Декан в Индии, где излияния лавы произошли в меловом периоде, антримские лавовые плато палеогенового периода на севере Ирландии и на северо-западе Шотландии, плиоценовые базальты на реке Колумбия в США. Такие крупномасштабные извержения вулканов, сопровождающиеся излиянием лавы, выбросами газа и пепла, нередко вызывают изменения климата и массовые вымирания живых существ.

ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Все вещества, из которых состоят горные породы на Земле, выносятся на поверхность в процессах горообразования, а затем, при выветривании и эрозии, распадаются на мелкие частицы и превращаются в осадочный материал. Этот материал, накапливаясь слой за слоем, сжимает нижележащие осадки и превращает рыхлую толщу в плотную осадочную породу. Самые известные осадочные породы — песчаник и известняк, используемые как строительные материалы.

Сверху вниз: дайка магматического гнейса, образовавшегося из магмы, внедрившейся в метаморфическую породу. Полевой шпат, мусковит и кварц — магматические минералы, кристаллизовавшиеся из расплавленной магмы в толше континентальной коры. Мрамор — это известняк, который при нагревании и сжатии превратился в метаморфическую породу.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

Породы, которые при геологических процессах погружаются в глубь Земли, подвергаются чрезвычайно сильному нагреву и сжатию. С глубиной температура и давление возрастают, многие горные породы теряют свою форму (рекристаллизуются), а некоторые из них, в зависимости от исходного состава, могут претерпевать химические превращения. В результате этого процесса образуются метаморфические породы.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД

Одна из самых красивых горных пород — мрамор — представляет собой метаморфизованный известняк. Его красоту высоко ценили скульпторы, начиная с времен Древней Греции и Рима. Другой минерал — сланец — состоит из метаморфизованного ила. Сланец уже сотни лет используется в качестве природного кровельного материала. И мрамор, и сланец сформировались под действием нагревания и сжатия в процессах горообразования.

ПОРОДЫ ОКЕАНИЧЕСКОГО ДНА

Вулканические породы и глубоководные морские осадки океанического дна подвергаются многократным циклическим превращениям. Океаническое дно имеет возраст не более 180 млн. лет — совсем немного по геологическим меркам.

ОБРАЗОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД И ТЕКТОНИКА ПЛИТ

Столкновение тектонических плит земной коры не только выталкивает горные породы на поверхность в процессах горообразования, но и погружает их в глубину Земли, где они подвергаются нагреву и сжатию. На большой глубине порода может даже расплавиться и снова превратиться в магматическую.

МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ И ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНОВ

Вокруг Тихого океана располагается печально знаменитое «Огненное кольцо». Оно представляет собой цепь вулканов, образовавшихся при субдукции — поддвигании океанической коры под континентальные плиты. Вулканическая цепочка тянется от Новой Зеландии через Японию и Аляску, а далее — вдоль всего западного побережья обеих Америк. Этот тип вулканической активности, чреватый катастрофическими извержениями, обусловлен частичным расплавлением горных пород в основании плит континентальной коры.

РАСКРЫВАЯ ТАЙНЫ ЗЕМЛИ

В континентальной коре до сих пор сохранились древнейшие минералы на Земле. Их возраст — 3962 млн. лет. Они представляют собой метаморфизованные магматические и осадочные породы. Кроме того, с течением времени геологические процессы добавляют к континентальной коре множество более молодых осадочных, магматических и вулканических пород. За последние 300 лет ученые сумели датировать эти породы и определить их происхождение, раскрывая тайны истории Земли и жизни на ней.