ГО́РНЫЕ ПОРО́ДЫ

ГО́РНЫЕ ПОРО́ДЫ, при­род­ные мо­но- и по­ли­ми­не­раль­ные аг­ре­га­ты, сла­гаю­щие ли­то­сфе­ру Зем­ли в ви­де са­мо­сто­ят. гео­ло­гич. те­ла. В ши­ро­ком смыс­ле к Г. п. от­но­сят не толь­ко твёр­дые те­ла, но так­же во­ду, нефть и при­род­ные га­зы. Г. п. сла­га­ют верх­ние обо­лоч­ки пла­нет зем­ной груп­пы, их спут­ни­ков, ас­те­рои­дов. Тер­мин впер­вые ввёл в гео­ло­гич. лит-ру рос. гео­лог В. М. Се­вер­гин (1798). Нау­ки, не­по­сред­ст­вен­но изу­чаю­щие Г. п., – пет­ро­гра­фия, ли­то­ло­гия, гео­хи­мия, пет­ро­фи­зи­ка, гео­ди­на­ми­ка.

По про­ис­хо­ж­де­нию Г. п. де­лят на 4 клас­са: оса­доч­ные гор­ные по­ро­ды, маг­ма­ти­че­ские гор­ные по­ро­ды (ин­тру­зив­ные и эф­фу­зив­ные), ме­та­мор­фи­че­ские гор­ные по­ро­ды и ме­та­со­ма­ти­че­ские гор­ные по­ро­ды. Маг­ма­тич., ме­та­мор­фич. и ме­та­со­ма­тич. Г. п. сла­га­ют ок. 90% объ­ё­ма зем­ной ко­ры, ос­таль­ные 10% при­хо­дят­ся на до­лю оса­доч­ных, ко­то­рые за­ни­ма­ют ок. 75% пло­ща­ди зем­ной по­верх­но­сти. Про­цент­ное со­дер­жа­ние ми­не­ра­лов в Г. п. оп­ре­де­ля­ет её ми­нер. со­став, про­цент­ное со­дер­жа­ние хи­мич. эле­мен­тов или их ха­рак­тер­ных со­еди­нений (напр., SiO₂) – хи­мич. со­став. Фор­ма, раз­ме­ры, вза­им­ное рас­по­ло­же­ние и ори­ен­та­ция ми­нер. зё­рен или час­тиц обу­слов­ли­ва­ют струк­ту­ру и тек­сту­ру гор­ных по­род, ко­то­рые на­ря­ду с хи­мич. и ми­нер. со­ста­вом яв­ля­ют­ся их важ­ней­ши­ми ди­аг­но­стич. при­зна­ка­ми.

Как фи­зич. те­ла Г. п. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся плот­но­стью, уп­ру­го­стью, проч­но­стью, те­п­ло­вы­ми, элек­трич., маг­нит­ны­ми и др. свой­ст­ва­ми. Зна­че­ния фи­зич. ха­рак­те­ри­стик по­род обыч­но ле­жат в пре­де­лах: плот­ность 1100–4700 кг/м³; мо­дуль про­доль­ной уп­ру­го­сти 5·10⁹–1,5·10¹¹ Па; ко­эф. Пу­ас­со­на 0,15–0,38; пре­дел проч­но­сти при сжа­тии до 5·10⁸ Па; пре­дел проч­но­сти при рас­тя­же­нии до 2,0· 10⁷ Па; ко­эф. те­п­ло­про­вод­но­сти 0,2–10 Вт/(м·К); удель­ная те­п­ло­ём­кость 0,5–1,5 кДж/ (кг·К); ко­эф. ли­ней­но­го те­п­ло­во­го рас­ши­ре­ния 2·10^–6–4·10^–4 К^–1; удель­ное элек­трич. со­против­ле­ние 10^–2–10¹² Ом·м; от­но­сит. ди­элек­трич. про­ни­цае­мость 2–30; маг­нит­ная вос­при­им­чи­вость 10^–7– 3,0. Ряд по­род име­ет фи­зич. па­ра­мет­ры, от­ли­чаю­щие­ся от при­ве­дён­ных зна­че­ний; напр., ту­фы мо­гут об­ла­дать плот­но­стью до 1000 кг/м³. В гид­ро­гео­ло­гии и неф­тя­ной гео­ло­гии важ­ное зна­че­ние име­ют так­же кол­лек­тор­ские свой­ст­ва гор­ных по­род.

Лю­бые из­ме­не­ния со­ста­ва, строе­ния, а так­же тер­мо­ди­на­мич. па­ра­мет­ров вле­кут за со­бой и из­ме­не­ния свойств Г. п. Уве­ли­че­ние по­рис­то­сти при­во­дит к сни­же­нию плот­но­сти, проч­но­ст­ных и уп­ру­гих свойств, те­п­ло­про­вод­но­сти, ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти, элек­тро­про­вод­но­сти, маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти и др. Те­п­ло­ём­кость, ко­эф. те­п­ло­во­го рас­ши­ре­ния, мо­дуль объ­ём­но­го сжа­тия, проч­ность, уп­ру­гость, те­п­ло­про­вод­ность, элек­тро­про­вод­ность за­ви­сят от ми­нер. со­ста­ва по­род и их строе­ния. Ме­ха­нич. свой­ст­ва в пер­вую оче­редь обу­слов­ле­ны свя­зью ме­ж­ду час­ти­ца­ми по­ро­ды. Су­ще­ст­во­ва­ние пре­иму­ществ. ори­ен­та­ции зёрен, тре­щин, пор, сло­ёв, про­жи­лок обу­слов­ли­ва­ет ани­зо­тро­пию Г. п. При этом зна­че­ния мо­ду­ля про­доль­ной уп­ру­го­сти, пре­де­ла проч­но­сти при рас­тя­же­нии, те­п­ло­про­вод­но­сти, элек­трич. про­во­ди­мо­сти, ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти боль­ше вдоль слои­сто­сти, а ве­ли­чи­ны пре­де­ла проч­но­сти при сжа­тии – по­пе­рёк слои­сто­сти.

На фи­зич. свой­ст­ва Г. п. ока­зы­ва­ет влия­ние раз­мер сла­гаю­щих их зё­рен. У мел­ко­зер­ни­стых Г. п. вы­ше проч­ность и уп­ру­гость, ни­же элек­тро- и те­п­ло­провод­ность. На­ли­чие аморф­ной, стек­ло­вид­ной фа­зы в по­ро­дах сни­жа­ет их проч­ность и те­п­ло­про­вод­ность. Боль­шин­ст­во Г. п. от­но­сит­ся к диа- и па­ра­маг­не­ти­кам; фер­ро­маг­нит­ные свой­ст­ва оп­ре­де­ля­ют­ся на­ли­чи­ем в их со­ста­ве же­ле­зо-, ко­бальт- и ни­кель­со­дер­жа­щих ми­не­ра­лов.

Свой­ст­ва Г. п. за­ви­сят так­же от ме­ха­нич., те­п­ло­во­го воз­дей­ст­вий и на­сы­ще­ния по­род флюи­да­ми. Напр., при на­сы­ще­нии скаль­ных по­род во­дой уве­ли­чи­ва­ют­ся их уп­ру­гость, те­п­ло­про­вод­ность, те­п­ло­ём­кость, элек­трич. про­во­ди­мость; гли­ни­стых по­род и по­род, со­дер­жа­щих лег­корас­тво­ри­мые ми­не­ра­лы, – умень­ша­ют­ся уп­ру­гость и проч­ность. Под воз­дей­ст­ви­ем вы­со­ко­го дав­ле­ния Г. п. уп­лот­ня­ют­ся, их по­ры де­фор­ми­ру­ют­ся, уве­ли­чи­ва­ют­ся пло­ща­ди кон­так­та зё­рен, что вы­зы­ва­ет рост элек­тро­про­вод­но­сти, те­п­ло­про­вод­но­сти, проч­но­сти и т. д. По­вы­ше­ние тем­пе­ра­ту­ры, как пра­ви­ло, сни­жа­ет уп­ру­гость и проч­ность и уси­ли­ва­ет пла­стич­ность по­род, умень­ша­ет те­п­ло­про­вод­ность, уве­ли­чи­ва­ет элек­тро­про­вод­ность и ди­элек­трич. про­ни­цае­мость. По­яв­ле­ние внутр. на­пря­же­ний за счёт разл. ко­эф­фи­ци­ен­тов те­п­ло­во­го рас­ши­ре­ния отд. ми­не­ра­лов при­во­дит к воз­рас­та­нию или умень­ше­нию уп­ру­го­сти и проч­но­сти по­род в за­ви­си­мо­сти от на­прав­ле­ния ре­зуль­ти­рую­щих на­пря­же­ний. Пе­ре­строй­ка кри­стал­лич. струк­ту­ры ми­не­ра­лов при на­гре­ве (по­ли­морф­ные пре­вра­ще­ния и др.) вле­чёт за со­бой рез­кое из­ме­не­ние свойств по­ро­ды. Те­п­ло­вое воз­дей­ст­вие при­во­дит так­же к спе­ка­нию, де­гид­ра­та­ции, плав­ле­нию, воз­гон­ке отд. ми­не­ра­лов, что со­от­вет­ст­вен­но из­ме­ня­ет свой­ст­ва по­род.

Как объ­ект гор­ных раз­ра­бо­ток Г. п. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся разл. тех­но­ло­гич. свой­ст­ва­ми – кре­по­стью, аб­ра­зив­но­стью, твёр­до­стью, бу­ри­мо­стью и др. Кре­пость оце­ни­ва­ет со­про­тив­ляе­мость по­род ме­ха­нич. раз­ру­ше­нию, аб­ра­зив­ность – спо­соб­ность по­род ис­ти­рать ре­жу­щие кром­ки ра­бо­чих ме­ха­низ­мов и т. д. Для выбо­ра ра­цио­наль­ных ме­то­дов и ме­ха­низ­мов раз­ру­ше­ния при­ме­ня­ют­ся разл. клас­си­фи­ка­ции Г. п. по тех­но­ло­гич. свой­ст­вам (напр., в прак­ти­ке гор­но­го де­ла ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся клас­си­фи­ка­ция Г. п. по кре­по­сти, пред­ло­жен­ная проф. М. М. Про­то­дья­ко­но­вым). Боль­шин­ст­во Г. п. при­ме­ня­ет­ся в нар. хо­зяй­ст­ве в ка­че­ст­ве руд­но­го, ин­ду­ст­ри­аль­но­го, гор­но-хи­мич. сы­рья, стро­ит. ма­те­риа­лов или сы­рья для их про­из-ва. С раз­ви­ти­ем тех­но­ло­гий (и из­ме­не­ни­ем кон­ди­ций по­лез­ных ис­ко­пае­мых) всё боль­шее чис­ло Г. п. во­вле­ка­ет­ся в пром. про­из-во (напр., ис­точ­ни­ком по­лу­че­ния гли­но­зёма мо­жет слу­жить та­кая рас­про­стра­нён­ная на Зем­ле Г. п., как анор­то­зит).

Ве­ще­ст­вен­ный со­став, фи­зич. и фи­зи­ко-хи­мич. свой­ст­ва Г. п. яв­ля­ют­ся осн. ис­точ­ни­ком ин­фор­ма­ции в гео­ло­гии (в т. ч. ин­же­нер­ной), при ин­тер­пре­та­ции дан­ных гео­фи­зи­ки, учи­ты­ва­ют­ся в гор­ном про­из­вод­ст­ве.