Підручник з Природничих наук. 2 частина. 10 клас. Гільберг - Нова програма

ЯК УТВОРИЛИСЯ МІНЕРАЛИ ТА ГІРСЬКІ ПОРОДИ

Гірські породи утворюються в різноманітних умовах. Одні — під час застигання магми в земній корі, другі — унаслідок відкладання речовин на дні морів та океанів (осадові), треті — з решток живих істот, четверті — у результаті руйнування інших гірських порід, п’яті — під дією високих температур і тиску на великих глибинах тощо (мал. 5.2).

Мал. 5.2. Таємниці утворення гірських порід

У земній корі до глибини 16 км співвідношення гірських порід приблизно таке: 60 % припадає на магматичні, 32 % — на метаморфічні й 8 % — на осадові. Водночас майже 76 % поверхні Землі й дна водоймищ укрито крихкотілими шаруватими гірськими породами осадового походження. Найпоширеніші з них — глини та глинисті породи, частка яких у відкладах становить 76 %, частка пісків, піщаників, вапняків та інших — 25 %. Отже, земна кора складена переважно з гірських порід, які формувалися під час охолодження та кристалізації магми в тріщинах, що проникають у літосферу. Магма, яка не змогла просочитися на поверхню, сформувала такі крупнокристалічні гірські породи, як габро, граніт, діорит, унаслідок її повільного охолодження та кристалізації. Натомість магма, яка потрапила назовні, унаслідок швидкого охолодження утворила дрібні кристали — базальт, ліпарит, андезит.

Щодо осадових порід, то вони в літосфері Землі утворилися в різні способи: уламкові виникли в результаті руйнування піску, пісковиків і глини, хімічні сформувалися завдяки різним хімічним реакціям у водних розчинах — гіпс, кам’яна сіль, фосфорити. Органічні утворені рослинними й вапняними рештками — крейдою, торфом, вапняком, вугіллям.

Деякі породи виникли через повну або часткову зміну їхнього складу: граніт трансформувався в гнейс, пісковик — у кварцит, вапняк — у мармур.

У природі відбувається постійний коловорот гірських порід — неперервний процес перетворення одних порід в інші (мал. 5.3.). Упродовж одного циклу гірська порода послідовно проходить такі стадії: розплав (магма), виливання магми й утворення магматичної породи, вивітрювання й ерозія, перенесення уламків, осідання (седиментація), діагенез і формування осадової породи, метаморфізація в результаті стиснення та підігрівання й знову розплавлення та утворення магми в глибинах Землі.

Мал.5.3.1. Цикл перетворення гірської породи: 1 — магма; 2 — кристалізація; 3 — магматичні породи; 4 — ерозія; 5 — седиментація; 6 — відклади й осадові породи; 7 — тектонічне занурення та метаморфізм: 8 — метаморфічні породи; 9 — плавлення

Мінерали є не лише в надрах Землі, вони входять до складу всього живого, включно з людиною.

Біомінерали — це мінерали, які утворені організмами або за їхньої участі. Їх вивчає біомінералогія.

Об’єктом цієї науки є утворення, що складаються з мінеральної та органічної речовини, що виникли в біосфері та створені в організмі за його участі чи в результаті заміщення відмерлої органічної речовини мінеральною. Формування таких утворень відбувається в процесі метаболізму (обміну речовин) в організмах, унаслідок процесів вільного відкладення речовини з водних систем, реакцій різних викидів організму з довкіллям, а також перетворень відмерлої органічної речовини. Практично завжди такі утворення не є чисто мінеральними, а містять органічну речовину, при цьому між мінеральною та органічною речовинами є певні співвідношення — органо-мінеральні агрегати (ОМА) біогенного походження.

Натепер відомо понад 300 біомінералів різного походження. До них належать: біомінерали-організми (наприклад, кристалічні віруси); фізіомінерали — біомінерали, сформовані в організмах; біомінерали, які організми у вигляді продуктів життєдіяльності виділяють у навколишнє середовище; біопсевдоморфні мінерали тощо. Також вони є складниками організмів як конструкції (будовотвірні компоненти) — містяться в скелетах, зубах, панцирах тощо. Понад 50 мінеральних видів виявлено в організмі людини та тварин, 60 — у рослинах, 30 — у найпростіших організмах.

Більшість мінералів — це кристалічні утворення, незначна частина їх трапляється в аморфному стані. Організм не використовує жоден з мінералів у кристалічному стані. Перед тим, як включитися у фізіологічний процес, мінеральна речовина обов’язково руйнується (розчиняється), переходить у йонну або молекулярну форму.

Біомінерали складаються зі сполук Карбону, Гідрогену, Оксигену, Сульфуру, Фосфору, Нітрогену та води. Вони представлені фосфатами, оксидами, сульфідами, карбонатами.

Окрім неорганічних утворень біологічних процесів нормального метаболізму (зуби, кістки скелету, шкаралупа пташиних яєць тощо), виокремлюють також утворення патологічного функціонування організму, тобто патогенне біомінералоутворення в органах й тканинах людини — камені сечової системи, жовчного міхура, слинні та зубні камені тощо.

Мал. 5.4. Приклади патогенного біомінералоутворення в організмі людини: а — сечові камені; б — ниркові камені; в — жовчні камені; г — слинні камені; д — зубні камені