Натуральный камень – это не просто строительный материал, но и отражение истории нашей планеты. Гранит, мрамор, известняк, кварцит – каждый из них свидетель разнообразных природных явлений, которые их сформировали и наделили именно теми характеристиками, за которые мы их ценим. Рассмотрим все основные процессы формирования камня в природе.
Что такое камень?
Чтобы определиться с терминологией, прежде всего рассмотрим два ключевых понятия из геологии – минерал и горная порода.
• Минерал (кварц, алмаз, кальцит, галит – каменная соль, гематит и т.д)
Это однородное по составу химическое соединение или химический элемент, естественный продукт геологических процессов. Для минералов (или вернее сказать, минеральных групп) характерен фиксированный состав и определённая кристаллическая структура. Большинство минералов являются твёрдыми телами, хотя это и не обязательный критерий, так как они могут находиться в любом агрегатном состоянии.
Минералы – это кирпичики, из которых складываются горные породы, а кроме них также руды и метеориты.
• Горная порода (гранит, мрамор, известняк, кварцит, гнейс, сланец и т.д.)
Горные породы – это агрегаты одного или нескольких минералов, которые образуют крупные массы в земной коре. Горная порода может состоять из нескольких породообразующих минералов разного вида или из единственного породообразующего минерала (мономинеральная порода).
Таким образом, чаще всего под термином «камень» подразумевают любую твёрдую неметаллическую горную породу.
Происхождение как минералов, так и горных пород связано с огромным количеством различных процессов, постоянно проистекающих в земной коре и на её поверхности. От особенностей этих процессов зависят все характеристики, присущие образованному объекту.
Выделяют три основных механизма образования горных пород, также лежащих в основе их классификации. Так получаются хорошо знакомые нам магматические, осадочные и метаморфические породы.
1. Магматические породы
Гранит, базальт, габбро, диатрит, риолит, пемза, обсидиан, тефрит, андезит и т.д
Магматические породы образуются из остывшей магмы. Когда магма поднимается к поверхности Земли и начинает остывать, она кристаллизуется, образуя минералы, которые затем соединяются в горные породы. Этот процесс может происходить как под землёй (интрузивное образование), так и на поверхности (экструзивное или вулканическое образование). В большинстве своём данные породы отличаются высоким уровнем твёрдости, плотности и тяжести.
• Интрузивные породы (глубинные) – это породы, которые сформировались в результате постепенного застывания магмы в толще земной коры и мантии. Процесс охлаждения проходит медленно, вследствие чего минералы образуют довольно крупные кристаллы. Самым известным представителем таких пород безусловно является гранит – крупнокристаллическая порода, состоящая в основном из кварца, полевого шпата и слюды.
• Экструзивные породы (вулканические, изверженные) – данные породы образуются, когда магма выходит на поверхность в виде лавы, после чего она быстро остывает на открытом воздухе, в жерле вулкана или в морской воде. Из-за высокой скорости охлаждения кристаллы в таких породах обычно мелкие, либо они вообще отсутствуют, так как не успевают сформироваться. Таким образом возникают аморфные стекловидные минералы, как, например, обсидиан. Если в лаве присутствует много газов, тогда образуются очень пористые породы (пемза). Наиболее широко известная группа вулканических пород – базальты.
2. Осадочные породы
Известняк, песчаник, глина, алеврит, сланец, торф…
Осадочные породы формируются из частиц, которые оседают на земле, либо на дне водоёмов. Эти частицы могут быть результатом разрушения других пород (физическое выветривание), химических процессов или же остатков органических веществ. Так, процесс формирования данных пород включает в себя выветривание частиц, их перемещение, скопление в определённых местах и последующее соединение под действием минералов. Большинство осадочных пород залегает в виде слоёв.
По классификации осадочных горных пород выделяют следующие их разновидности:
• Обломочные – образуются путём разрушения уже имеющихся горных пород под силой ветра, воды, колебания температуры (гравий, пески, глина, галька).
• Химические – образуются из водных минеральных растворов, в которых содержатся различные вещества (каменная соль, калийная соль, доломит, гипс).
• Органические – образуются при осаждении органических остатков (скелетов, панцирей, стеблей растений). Со временем эти осадки цементируются и образуют осадочные породы на дне водоёмов (нефть, известняк, мел, уголь).
3. Метаморфические породы
Мрамор, гнейс, сланец, кварцит, шист, филлит, амфиболит, серпентинит…
Метаморфизм (от греческого μεταμόρφωση – трансформация), в отличие от рассмотренных выше методов, не является первичным механизмом формирования пород. Метаморфические породы преобразуются из уже существующих магматических или осадочных пород под воздействием различных факторов, которые изменяют их структуру и минералогический состав.
К факторам метаморфизма относятся: рост температуры, увеличение давления , взаимодействие пород с водными и газовыми растворами, тектонические деформации.
Таким образом, мрамор образуется из известняка при высоких температурах и давлениях; гнейс формируется из гранита; сланец – из глины; кварцит – результат перекристаллизации песчаников и т.д.
Итог: мы рассмотрели базовую классификацию механизмов формирования природного камня, полезную для общего понимания природы различных популярных сортов камня. В следующих частях мы рассмотрим более подробно каждый из описанных процессов для более глубокого погружения в науку о камне.