Каждый из нас хотя бы раз в жизнь сталкивался с камнями. Они окружают нас повсюду: мы ходим по ним на улице, выкапываем из земли в саду, смотрим на них, когда гуляем по горам. Грубо говоря, горы - это тоже камни. А чем они отличаются друг от друга? Какие из пород можно называть минералами, а какие - нет? Расскажем ниже все, что вам нужно знать о камнях и не только.
По каким параметрам определяют породы?
В геологии нет четкого понятия "камень", вместо него используют термин "порода". И его тоже трактуют по-разному. Геологи называют это понятие противоречивым и нечетким. В широком смысле камнем можно назвать совокупность одного или нескольких типов минералов, которые скреплены в твердую и устойчивую массу.
В геологии выделяют всего три вида горных пород, из которых потом могут образовываться минералы и камни. Их классифицируют по виду происхождения:
- Магматические породы. Они образуются, когда расплавленная порода (магма) охлаждается и затвердевает после извержения вулкана. Например, это базальт и гранит.
- Осадочные породы. Они образуются, когда почва смешивается с осадками. За годы вместе они уплотняются и цементируются. Это, например, сланец и песчаник. Осадочные минералы же образуются из останков растений и животных, которые также цементируются. К ним можно отнести известняк и уголь.
- Метаморфические породы. Они образуются под воздействием тепла и давления, которые в совокупности изменяют существующую породу. Как правило, этот процесс происходит в глубинах земной коры. Так, например, образуется мрамор.
За годы существования породы могут преобразовываться, например, из вулканической в осадочную, а потом и метаморфическую. Порядок может быть произвольным. Конечно, на этот процесс уходит очень много времени: тысячи, а иногда и миллионы лет.
Что такое минерал?
Все камни состоят из минералов. Но что они представляют собой? В геологии принято считать, что минералы должны:
- быть твердым телом;
- образовываться естественными геологическими процессами;
- иметь определенную химическую формулу и кристаллическую структуру.
Например, к минералам относят кварц, глину, слюду или полевой шпат. И графит, и алмаз тоже относят к ним. Что интересно: они оба имеют одинаковую химическую структуру, но их кристаллическая решетка разная. Это и определяет их внешний вид. Лед - тоже минерал, потому что он твердый, неорганический и имеет кристаллическую структуру. А вот воду к ним отнести нельзя, так как она не представляет собой твердое тело.
Структура играет решающую роль в определении минералов. Так, такие твердые вещества, как стекло или опалы, имеют четкую химическую формулу. Но у них нет кристаллической решетки, поэтому их нельзя называть минералами. Здесь и возникает главная сложность: стекло и опал все же могут быть частью породы.
Дело в том, что в определении породы есть оговорка: она может состоять сразу из нескольких минералов или минералоидов. К последним как раз и относят минеральные вещества, которые не имеют кристаллической решетки. Это стекло, опал, обсидиан и даже ртуть, которая находится в жидком состоянии.
Кто определяет, что называть минералами, а что нет?
Мнения геологов о том, что называть минералом, постоянно расходятся. Чтобы хоть как-то стандартизировать их, ученые основали Международную минералогическую ассоциацию. Ее председатель и отвечает за санкционирование новых минералов. Не стоит думать, что их обнаружение - редкое явление. До сих пор каждый год находят около 100 новых минералов. Многие из них обладают свойствами, которые полезны для развития промышленности и технологии.
За время своей работы международная ассоциация одобрила более 5000 минералов. Но у геологов до сих пор нет эквивалентного списка горных пород.
Уголь - это горная порода или нет?
Уголь - это определенно горная порода, хотя он и образовывается из органических материалов. В его состав входят останки древней растительности, которая была погребена под землей без доступа к кислороду. Под воздействием тепла и давления они цементировались, преобразовываясь в осадочную породу.
К ним относят и различные окаменелости, проходящие процесс минерализации. Даже янтарь - тоже камень, пусть он и образован из древесного сока, который затвердел, изменил состав и прошел процесс кристаллизации.
К какому типу отнести ледник?
Лед - это кристаллическая форма воды, и его тоже относят к минералам. Соответственно, ледник - это огромный камень. Его относят к мономинеральным породам, так как он состоит только из одного минерала - десятков тысяч снежинок, образующих плотные кристаллы льда.
Соль - тоже камень, ее добывают из соляных поддонов, которые иногда располагаются глубоко под землей. Она состоит из одного минерала - хлорида натрия. Метеориты тоже относятся к камням. Все дело в их составе: они тоже состоят из минералов, но отличных от типичной земной породы. Метеориты образуются из силикатов, иногда смешиваясь с металлами. Астероиды и кометы - тоже камни.
В жидком состоянии магму нельзя назвать горной породой. Она не имеет кристаллическую структуру. Все меняется, когда магма начинает застывать. По мере охлаждения образуется ряд минералов: кварц, оливин и пироксен. Все вместе они и образуют горную породу.
А что насчет драгоценных камней?
Не существует точного научного определения драгоценных камней. В геологии их принято называть обычными минералами, которые по какой-то причине привлекательны для людей. Как правило, из-за цвета, чистоты или твердости. Большинство драгоценных камней - минералы.
Песок тоже относят к минералам. Технически это набор крошечных камней. Поэтому каждая песчинка - это отдельный минерал. Но назвать слепленный песок камнем все же нельзя. Песчинки не представляют собой твердый объект, любые песочные валуны легко разрушаются, когда вся влага из них высыхает.
Насколько маленькими могут быть камни?
Если взять в качестве примера песок, мы можем сказать, что минералы могут быть по-настоящему крошечными. Их размер никак не влияет на определение: важно только наличие кристаллической решетки.
Камни тоже могут быть крайне маленькими. На определение влияет не размер, а химические свойства. Так, существуют камни диаметром в несколько сотен нанометров в поперечнике. Это значит, что вы не увидите их невооруженным взглядом, вам понадобится микроскоп. Например, при цементировании глины образуется сланец. Он состоит из очень мелких частиц, каждую из которых можно назвать камнем.
Камни никак не ограничиваются по размеру. Если утрировать, то к ним можно отнести даже целые горы. Фактически, даже вся наша Земля - это один огромный камень, состоящий из бесчисленного множества пород.
Мнения геологов тоже могут отличаться
Людям без опыта трудно определить на глаз, что можно назвать камнем, а что - нет. Их сложно в этом винить, потому что даже геологи по-разному определяют минералы и горные породы. До сих пор они спорят, считать ли камнями предметы искусственного происхождения. Или же к ним можно относить только те, что образовались естественным путем.
Что насчет твердых предметов, созданных нашим организмом? Можно ли считать наши зубы камнями? Их эмаль по составу похожа на апатит - минерал, который образуется в горных породах. Некоторые геологи считают, что зубы и даже желчные камни можно называть минералами. Но Международная ассоциация определяет их как биогенные объекты. Но если зуб подвергся геологическому процессу, он может стать горной породой, когда образует кристаллическую решетку.
Международная минералогическая ассоциация придерживается мнения, что минералами нельзя назвать объекты, созданные человеком. И это не помешало ей признать уже более 200 минералов, игнорирующих это правило. Так что, возможно, в скором времени от него придется отказаться.
