Представим на мгновение, что мы погрузились в глубокие недра Земли. Что мы там увидим? Многообразие полезных ископаемых: уран, медь, золото, драгоценные камни, уголь, нефть. В недрах нашей планеты их много. Надо беречь это богатство, иначе быстро опустеют подземные кладовые. В младших классах вы уже познакомились с полезными ископаемыми и много знаете о них.

Вспомните:

• Что называется полезными ископаемыми?

• Какие полезные ископаемые и как использует человек?

 

§ 24. Внутреннее строение Земли. Горные породы

Вы уже знаете, что у Земли есть внешние оболочки – литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера (). Но если заглянуть в глубь Земли, то окажется, что и здесь имеются оболочки – внутренние (рис. 59). Внимательно рассмотрев рисунок, вы увидите, что внутри Земля состоит как бы из трех слоев (оболочек).

Рис. 59. Внутреннее строение Земли

Внутреннее строение Земли

В центре земного шара находится ядро, на долю которого приходится 34 % всей массы Земли. Предполагают, что оно состоит в основном из железа с примесью никеля. Температура ядра равна 5000–6000 °C. Выделяют внутреннее и внешнее ядро. Ученые считают, что внутреннее ядро находится в твердом состоянии, внешнее – в жидком.

Ядро окружает оболочка – мантия (в переводе с греческого «мантия» означает плащ, покрывало). Толщина ее достигает более 2800 км. Мантия делится на нижнюю и верхнюю. Ученые предполагают, что она раскаленная и пластичная.

Самая верхняя оболочка – земная кора. Она по сравнению с ядром и мантией совсем тоненькая. Ее толщина под материками до 70 км, а под океанами до 10 км.

Горные породы

Земная кора образована разнообразными горными породами.

Горные породы состоят из минералов, о которых речь пойдет в конце параграфа.

Горные породы отличаются друг от друга окраской, плотностью, твердостью, способом образования, минеральным составом и другими признаками. По способу образования они делятся на магматические, осадочные, метаморфические.

Магматические горные породы сформировались из магмы – расплавленной каменной массы, возникающей во время извержения вулкана. Земная кора в основном состоит из магматических пород – гранита и базальта. Самый нижний слой – базальтовый, на нем под материками покоится гранитный слой. Под океанами гранитный слой маломощный или совсем отсутствует. В некоторых местах земного шара граниты выходят на поверхность (рис. 60).

Рис. 60. Твердые магматические породы – базальт и гранит. Используются как ценные строительные и облицовочные материалы

К осадочным горным породам относятся песчаники, глины, известняки, мел, гипс, каменная соль и некоторые др. (рис. 61). Песчаники, глины образовались из обломков древних пород, которые оседали на дне океанов, морей, озер и в других понижениях суши. Постепенно под давлением новых слоев они уплотнялись и превращались в осадочную породу.

Рис. 61. Осадочные породы

Мел, известняк представляют собой затвердевший осадок, состоящий из раковин отмерших древних организмов, населявших моря и океаны. В известняке эти остатки древних организмов можно увидеть невооруженным глазом.

Магматические и осадочные горные породы под действием высокой температуры и давления постоянно видоизменяются, превращаясь в метаморфические породы (в переводе с греческого «метаморфоза» означает превращение). К метаморфическим горным породам относятся кварцит (он возник из песчаника), мрамор (появился в результате преобразования известняка), гнейс (возник из гранита и осадочных пород) (рис. 62).

Рис. 62. Метаморфические породы

Минералы

Тела природы, которые возникли в результате естественных процессов, происходящих в литосфере, обладающие определенным химическим составом и кристаллической структурой, назвали минералами. Из минералов состоят горные породы. Есть горные породы, состоящие из одного минерала. Например, кварцит образовался из минерала кварца, известняк – из кальцита. Есть и такие породы, которые содержат несколько минералов. Гранит, например, состоит из трех минералов: кварца, слюды и полевого шпата. В природе чаще встречаются именно такие горные породы, которые содержат несколько минералов.

Большая часть минералов находится в земной коре в твердом состоянии. Но есть и жидкие минералы, например ртуть.

1. Что называют горными породами?

2. Какие горные породы вы видели в своей местности? Подумайте, каково их происхождение.

Лабораторная работа № 4

Описание минералов и горных пород, определение их свойств

1. Рассмотрите коллекцию минералов.

2. Определите для каждого минерала цвет (металлический неметаллический), прозрачность, твердость (на мягких минералах ноготь оставляет царапину, на твердых – нет).

3. Результаты наблюдений занесите в таблицу.

4. Сделайте вывод, чем отличаются минералы друг от друга, что между ними общего.

5. Рассмотрите коллекцию горных пород.

6. Определите для каждой горной породы происхождение, цвет, блеск, твердость.

7. Результаты занесите в таблицу.

8. Сделайте вывод, чем отличаются горные породы, в чем их сходство.

 

§ 25. Разрушение горных пород

В природе изменяется все, любое тело – живое и неживое. Изменяются и горы, и горные породы, слагающие их.

Горы разрушаются, хотя состоят из очень прочных горных пород. Оказывается, в природе есть такие факторы, подвергаясь действию которых разрушаются даже самые твердые горные породы. К природным факторам относятся солнечные лучи, вода, живые организмы, ветер.

Действие природных факторов

Солнечные лучи – главный фактор, способствующий разрушению твердых горных пород. Днем под палящими лучами солнца они нагреваются, а ночью, наоборот, охлаждаются. Вы знаете, что при нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении сжимаются. От смены температур на поверхности пород образуются трещины. В них попадает вода; замерзая, она расширяет трещины. Это повторяется множество раз, и с каждым разом трещины увеличиваются в размерах, и, наконец, от скальной поверхности откалываются куски.

Живые организмы также способствуют разрушению горных пород. Неприхотливые лишайники, мхи, поселившись на скалах, а затем отмирая, образуют слой почвы, на которой поселяются травы, кустарники, деревья. Корни деревьев, проникая в трещины горной породы, раздвигают их и разрушают (рис. 63). Свою незаметную, но важную роль играют микроорганизмы – бактерии. Они вырабатывают различные химические вещества, способствующие разрыхлению горных пород.

Рис. 63. Обнажение корней дерева в результате разрушения горных пород

Ветер подхватывает мелкие камушки и песчинки и «шлифует» ими скалы, порой придавая последним причудливые формы (рис. 64).

Рис. 64. Ветер шлифует скалы и придает им причудливую форму

Медленное разрушение горных пород под действием солнечных лучей, воды, живых организмов, ветра называется выветриванием.

Обломочные горные породы

В результате выветривания у подножия гор на склонах постепенно скапливаются большие и маленькие обломки, или обломочные горные породы: щебень, галька, гравий, песок, глина.

Обломочные породы редко остаются на месте образования. Большей частью они переносятся водой, ветром, ледниками и отлагаются в другом месте. В процессе переноса обломочные породы продолжают разрушаться бурными горными потоками, сползающими ледниками, ветром. Перемещаясь, обломки ударяются друг о друга и перетираются так, что из них в конце концов образуются песок и глина.

Использование обломочных горных пород человеком

Человек широко использует обломочные породы в своей деятельности. Например, щебень, гальку, гравий применяют при строительстве железнодорожных насыпей, шоссейных дорог, для бетонных работ.

Песок – сыпучая горная порода различных цветов, образовавшаяся в процессе полного разрушения гранита или другой горной породы. Он используется в стекольной промышленности, в строительстве домов, автомобильных дорог.

Глина образуется вследствие разрушения полевого шпата и других горных пород. Она состоит из мельчайших частичек, которые, скапливаясь, образуют слои. При смачивании глины водой возникает пластичная масса; из нее можно лепить различные изделия. При высыхании глина становится твердой, как камень. Окраска глины, так же как и песка, может быть самой различной. Из ценнейшей белой глины изготавливают фарфоровые чашки, тарелки, фигурки. Обычная коричневая глина идет на изготовление кирпичей, разнообразной глиняной посуды, ею обмазывают печи в деревнях. Глина используется и как лечебное средство.

1. Гранит – прочный камень. Однако и гранитные горы постепенно разрушаются. Объясните почему.

2. Как называется процесс разрушения горных пород? Дайте его определение.

3. Назовите продукты выветривания.

4. Какие обломочные породы вы встречали в своей местности?

5. Как человек использует горные породы?

 

§ 26. Полезные ископаемые. Металлы

Все горные породы или отдельные минералы, которые использует человек, называют полезными ископаемыми. Среди них различают рудные и нерудные полезные ископаемые.

Рудные, или металлические, полезные ископаемые

Из рудных полезных ископаемых получают металлы: железо, алюминий, цинк, олово и др.

Руда – это природное образование (минерал или горная порода), из которого в промышленных условиях получают один или несколько металлов.

Различают руды черных и цветных металлов. Руды черных металлов – это магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк (рис. 65). Из этих руд чаще всего выплавляют черные металлы – железо и его сплавы (чугун и сталь).

Рис. 65. Руды черных металлов

Руды цветных металлов – это медный колчедан, боксит, цинковая обманка, свинцовый блеск (рис. 66). Из этих руд выплавляют цветные металлы (медь, алюминий, цинк, свинец).

Рис. 66. Руды цветных металлов

Месторождения рудных полезных ископаемых связаны с магматическими горными породами.

Металлы

Железо и его сплавы (сталь, чугун) входят в группу черных металлов. Алюминий, золото, серебро, медь, олово, цинк, платина и другие металлы относят к цветным металлам.

Как можно различить предметы, сделанные из черных и цветных металлов? Если положить на стол различные металлические предметы (кнопки, скрепки, булавки, швейные иглы, заколки, кольца, серьги и др.) и магнитом прикоснуться к ним, то можно увидеть, что одни предметы притягиваются магнитом, другие – нет. Предметы, которые притянулись магнитом, изготовлены из черных металлов, те же, что не притянулись, – из цветных.

Свойства металлов

Металлы имеют замечательное свойство – ковкость. Если ударить по куску мела или угля, они рассыпятся на кусочки. А если вы ударите молотком по куску металлической проволоки, она сплющится (рис. 67). Значит, металлы, в отличие от мела и угля, при ударе молотком не разбиваются на отдельные кусочки, а куются. Одни металлы куются в холодном состоянии, другие необходимо разогреть. Благодаря ковкости металлам придают любую форму и делают разнообразные предметы.

Рис. 67. Кусок мела рассыпается от удара молотка. Металлическая проволока сплющивается от удара молотка

Металлы обладают тягучестью. Их можно вытянуть в тонкую проволоку. Железо, медь и другие металлы представляют собой тягучие металлы.

Все металлы могут плавиться. Одни металлы плавятся уже при невысокой температуре (олово, свинец, цинк); другие – только при очень высокой температуре (железо, золото). Расплавленные металлы можно смешивать друг с другом и получать сплавы. Многие сплавы имеют лучшие качества (например, большую твердость), чем те металлы, из которых они получены. В промышленности чаще используют сплавы, чем чистые металлы.

Металлы отличаются хорошей теплопроводностью. К примеру, металлический гвоздь, опущенный в кипяток, нагревается быстрее деревянной палочки. Это значит, что металлы хорошо проводят тепло, а дерево – плохо.

Металлы обладают блеском.

Почти все металлы – твердые тела; только ртуть – жидкий металл.

Нерудные полезные ископаемые

К нерудным, или неметаллическим, полезным ископаемым относятся мел, глина, песок, нефть, каменный уголь и др. Месторождения этих ископаемых связаны с осадочными горными породами. Нерудные полезные ископаемые применяются в строительстве, промышленности, сельском хозяйстве. Так, каменная соль используется в пищевой и химической промышленности. В сельском хозяйстве применяются фосфорные соли – апатиты (рис. 68), а также калийные и азотные соли. Из них готовят минеральные удобрения. Внесенные в почву, они способствуют росту растений, повышают плодородие почвы, увеличивают урожай. Образно их называют «соли плодородия».

Рис. 68. Апатит – нерудное полезное ископаемое, из которого получают минеральные удобрения для сельского хозяйства

1. В коллекции найдите руды черных и цветных металлов. В чем их сходство и в чем различие?

2. Какие металлы относят к черным? Из чего их получают?

3. Назовите цветные металлы. Из чего их получают?

4. Какими свойствами обладают металлы?

5. Перечислите нерудные полезные ископаемые. Как их использует человек?

Лабораторная работа № 5

Ознакомление с местными полезными ископаемыми и их физическими свойствами

1. Рассмотрите образцы местных полезных ископаемых. Определите их название.

2. Опишите их внешний вид, основные признаки (цвет, блеск, сыпучее или не сыпучее, твердое или жидкое, горючее, не горючее и т. д.).

3. Сделайте вывод о свойствах каждого изученного полезного ископаемого.

4. Ответьте на вопрос: как используются изученные местные полезные ископаемые?

1. Назовите внутренние оболочки Земли. Дайте им характеристику.

2. Между двумя учениками возник спор: один говорил, что горные породы встречаются только в горах; второй утверждал, что они есть не только в горах, но и на равнинах и даже на дне морей. Кто из них прав?

3. Ножи и ножницы делают из стали, а не из железа. Как вы думаете, почему?

4. Многие предметы, которые нас окружают, сделаны из железа и алюминия, однако в чистом виде в природе их нет. Откуда они берутся?

Что вы узнали о горных породах (самое, самое, самое…)

Внутреннее строение Земли

• ядро

• мантия

• земная кора

Горные породы

• плотные

• рыхлые

• минералы

• магматические

• осадочные

• метаморфические

Разрушение горных пород

• выветривание

• обломочные горные породы

Полезные ископаемые

• рудные

• нерудные

Свойства металлов

• ковкость

• тягучесть

• способность к плавлению

• теплопроводность

• блеск

• все металлы (кроме ртути) – твердые тела