Гірські породи, природні агрегати мінералів більш менш постійного складу, створюючі самостійні геологічні тіла, що складають земну кору. Термін «Г. п.» вперше в сучасному сенсі спожив (1798) російський мінералог і хімік Ст М. Севергин.
Р. п. є механічні поєднання різних по складу мінералів, у тому числі і рідких. Процентний вміст мінералів в Р. п. визначає її мінеральний склад. Форма, розміри, взаємне розташування і орієнтація мінеральних зерен або часток Р. п. обумовлюють її структуру і текстуру.
За походженням Р. п. діляться на три групи: магматичні (вивержені), осадові і метаморфічні. Магматичні і метаморфічні Р. п. складають близько 90% об'єму земної кори, останні 10% припадають на частку осадових порід, проте останні займають 75% площ земної поверхні.
Магматичні гірські породи утворюються в результаті застигання магми. У глибоких частинах земної кори магма охолоджується повільно, добре раськрісталлізовиваєтся, і з неї формуються кристалічні зернисті породи, звані інтрузивними (граніти, сиеніти, діоріти і ін.). Ці породи залягають в земній корі у вигляді батолітов, штоків, лаколітів і ін. тіл. Магма, що вилилася на земну поверхню в вигляді лави вулканів, остигає швидко (частина її може не раськрісталлізоваться, а затвердіти у вигляді вулканічного скла), утворюючи ефузивні, або що вилилися, Р. п. (базальти, андезити, ліпарити і ін.), а також вулканічні туфи, що є зцементованими твердими продуктами вулканічних вивержень (попіл, лапіллі, вулканічні бомби і ін.). Ефузивні породи часто залягають у вигляді лавових потоків і покривів. Головними породообразующимі мінералами магматичних Р. п. є алюмосилікати і силікати (польові шпати, кварц, слюда і ін.).
Осадові гірські породи утворюються на земній поверхні і поблизу неї в умовах відносний низьких температур і тиску в результаті перетворення морських і континентальних опадів. За способом своєї освіти осадові породи підрозділяються на три основні генетичні групи: уламкові породи (брекчиі, конгломерати, піски, алеврити) — грубі продукти переважно механічного руйнування материнських порід, найбільш стійкі мінеральні асоціації останніх, що зазвичай успадковують; глинисті породи — дисперсні продукти глибокого хімічного перетворення силікатних і алюмосилікатних мінералів материнських порід, що перейшли в новий мінеральний вигляд; хемогенниє, біохемогенниє і органогенні породи — продукти безпосереднього осадження з розчинів (наприклад, солі), за участю організмів (наприклад, крем'янисті породи), накопичення органічних речовини (наприклад, вугілля) або продукти життєдіяльності організмів (наприклад, органогенні вапняки). Проміжне положення між осадовими і вулканічними породами займає група ефузивно-осадових порід. Між основними групами осадових порід спостерігаються взаємні переходи, змішення матеріалу різного генезису, що виникають в результаті. Характерною особливістю осадових Р. п., пов'язаною з умовами освіти, є їх шаруватість і залягання у вигляді більш менш правильних пластів.
Метаморфічні гірські породи утворюються в товщі земної кори в результаті зміни (метаморфізму) осадових або магматичних Р. п. Чинниками, що викликають ці зміни, можуть бути: близькість застигаючого магматичного тіла і пов'язане з цим прогрівання метаморфізуємой породи, а також дія активних хімічних сполук, що відходять від цього тіла, в першу чергу різних водних розчинів (контактний метаморфізм), або занурення породи в товщу земної кори, де на неї діють чинники регіонального метаморфізму — високі температури і тиск. Для регіонально метаморфізованних Р. п. характерні сланцеватость, наявність ряду специфічних мінералів (кордієріт, андалузит, кіаніт і ін.), а також структури, що інколи зберігають сліди структур вихідних порід (так звані реліктові структури). Типовими метаморфічними Р. п. є різні по складу кристалічні сланці, контактні роговики, ськарни, гнейси, амфіболіти, мігматіти і ін. Відмінність в походженні і, як наслідок цього, в мінеральному складі Р. п. різко позначається на їх хімічному складі і фізичних властивостях.
Хімічний склад магматичних Р. п., складених головним образом силікатними мінералами, характеризується великим багатством кременевої кислоти. За змістом Sio 2 магматичні Р. п. діляться на кислих (понад 65%), середніх (55—65%) і основних (менше 55%). Крім того, виділяються рідші, дуже багаті Sio 2 , ультракислиє породи (деякі апліти) і ультраосновниє, такі, що містять менше 45% Sio 2 і дуже багато окислу магнію. Породи, багаті лужними металами, виділяють під назвою лужних. Породи, що розрізняються за змістом головних елементів, відрізняються і за змістом елементів-домішок. Так, до кислих порід приурочені підвищені концентрації Ве, W, Sn, Pb, Zn, Cu, Au і ін., а до основних — Ni, Cr, Pt. До лужних порід часто приурочені великі концентрації фосфору. Окрім загальної поширеності різних елементів, спостерігається специфічна пріуроченность окремих елементів і рудних родовищ до порід якого-небудь регіону (так звана металлогенічеськая специфіка інтрузівов). Хімічний склад осадових Р. п. відрізняється від порід магматичних набагато більшою диференційованою, широким діапазоном коливань у вмісті породообразующих компонентів [напр., Sio 2 змінюється від 0 (солі) до 100% (чисті кварцеві піски), CAO — від доль відсотка (чисті каолінові глини) до 56% (вапняки) і т. п.] підвищеним вмістом води, вуглекислоти, органічного вуглецю, «надлишкових летких» (S, Cl, В і ін.), а також високими стосунками окисного заліза до закисному. Метаморфічні Р. п. по складу близькі до материнських осадових або магматичних, хоча в них, в процесі перекристалізації або метасоматоза, можуть концентруватися багато рудних елементів, створюючи рудні родовища.
Як фізичне тіло Р. п. характеризується групою базисних властивостей, в яку входять щільність, пружні, прочностниє, теплові, електричні і магнітні властивості. Нижче приведені найбільш вірогідні межі зміни базисних властивостей Р. п.:
Пористість до 60%
Щільність 800—8000 кг/м 3
Модуль Юнга 10—200 Гн/м 2
Коефіцієнт Пуассона 0,07—0,38
Межа міцності на стискування до 500 Мн/м 2
Межа міцності на розтягування до 20 Мн/м 2
Питома теплопровідність 0,1—10 вт/ ( м•К )
Коефіцієнт лінійного розширення 1×10 -6 ¾9×10 -5 1/°c
Питомий електричний опір 10 -3 —10 14 ом × м-код
Відносна діелектрична проникність 2—30
Відносна магнітна проникність 0,9998—4
Властивості Р. п. обумовлені їх мінеральним складом і будовою, а також зовнішніми умовами. Важливими параметрами, що визначають властивості Р. п., є її пористість і трещиноватость. Пори можуть бути частково заповнені рідиною, тому властивості Р. п. залежать одночасно від властивостей твердої газоподібної і рідкої фаз і їх взаємного співвідношення. Пористість і трещиноватость особливо важливі при оцінці Р. п. як колекторів нафти і води, а також швидкості того, що їх притікає до джерела, буровій свердловині і так далі Нею ж визначаються влаго- і газоємкість Р. п. і їх водо- і газопроникність. У магматичних Р. п. кількість газових порожнеч може досягати 60—80% (пемзи і пемзові туфи). У осадових Р. п. пори створюються у момент осадоутворення (міжзернові пори) і можуть закриватися або зберігатися при цементації. Велика кількість пір виникає при накопиченні пористих зерен (раковини радіолярій і діатомових). Метаморфічні Р. п. зазвичай бідні порами і мають лише тріщини, що викликаються охолоджуванням Р. п.
З пористістю і мінеральним складом тісно пов'язана щільність Р. п., яка в породах, позбавлених пористості, визначається мінералами, що складають їх. Рудні мінерали мають високу щільність (до 5000 кг/м 3 в піриту і 7570 кг/м 3 в галеніту); менша щільність характерна для мінералів осадових порід (наприклад, кам'яна сіль має щільність 2100 кг/м 3 ) . Щільність Р. п. із-за пористості може сильно відрізнятися від щільності мінералів, що складають її. Так, пемзові туфи Вірменії мають щільність близько 800—900 кг/м 3 , граніти, мрамори, щільні вапняки і піщаники — близько 2600 кг/м 3 . Щільність Р. п. легко розраховується по мінеральному складу і пористості; можливі і дуже корисні зворотні розрахунки.
Такі властивості Р. п., як теплоємність, коефіцієнт об'ємного теплового розширення і ін. визначаються в першу чергу мінеральним складом, прочностниє ж і пружні властивості Р. п., їх теплопровідність і електропровідність залежать головним чином від будови порід і особливо сил зв'язків між зернами. Так, наявність переважного орієнтування зерен приводить до анізотропії властивостей. У створенні анізотропії властивостей може брати участь також орієнтована трещиноватость.
Властивості Р. п., визначені вздовж і поперек шаруватості або прожілковатості, як правило, відрізняються один від одного. При цьому модуль Юнга, межа міцності на розтягування, теплопровідність, електрична провідність, діелектрична і магнітна проникність більше уздовж шаруватості, а межа міцності на стискування — впоперек шаруватості. В дрібнозернистих Р. п. прочностниє властивості вищі, а в грубозернистих нижче. Особливо високі значення межі міцності на стискування мають дрібнозернисті породи з волокнистою будовою (наприклад, нефрит до 500 Мн/м 2 ). Низьку межу міцності на стискування мають багато осадових порід (кам'яна сіль, гіпс і ін.). Пружні властивості порід визначають їх акустичні (швидкість поширення, коефіцієнт заломлення віддзеркалення і поглинання пружних хвиль) і електромагнітні властивості (відповідно швидкості поширення, коефіцієнт поглинання, віддзеркалення і заломлення електромагнітних хвиль). Р. п., як правило, погані провідники тепла, причому з підвищенням пористості їх теплопровідність погіршується. Більшою теплопровідністю володіють породи, що містять напівпровідники, — графить, залізні і поліметаллічеськие руди і так далі По електропровідності більшість Р. п. відносяться до діелектриків і напівпровідникам. Магнітні властивості Р. п. в першу чергу визначаються присутніми в них феромагнітними мінералами (магнетит, тітаномагнетіт, гематит, пірротін).
Властивості Р. п. залежать також від дії механічного. (тиск), теплового (температура), електричного, магнітного, радіаційного (напруженості) і речового (насиченість рідинами, газами і т. д.) полів. При насиченні скельних порід водою збільшуються пружні параметри, теплопровідність, теплоємність, електрична провідність і діелектрична проникність; при насиченні водою легко розчинних мінералів (галоїдні з'єднання), а також глинистих порід їх пружні і прочностниє показники зменшуються. Зміна властивостей порід під впливом тиску викликана ущільненням порід, зім'яло пір, збільшенням площі контакту зерен. Із збільшенням тиску зазвичай зростають електропровідність, теплопровідність, міцність і так далі Підвищення температури знижує пружні і прочностниє і підсилює пластичні характеристики порід, зменшує теплопровідність, збільшує теплоємність, електропровідність і діелектричну проникність. Поява внутрішньої термонапряженій за рахунок різного теплового розширення окремих мінералів приводить до зростання або до зменшення пружних і прочностних властивостей порід залежно від напряму результуючої напруги. Перебудова кристалічної решітки мінералів від нагріву (поліморфні перетворення і ін.) викликає аномальні крапки на графіці залежності властивостей від температури. Так, для кварцитів спостерігається мінімальне значення модуля Юнга і максимальне значення коефіцієнта лінійного розширення в точці поліморфного переходу b-кварцу в а-кварц (573°c). Дія тепла приводить також до спікання, розкладання, плавлення, сублімації, випару окремих мінералів, що відповідно змінює властивості порід. Напруженість і частота електромагнітних полів роблять найбільший вплив на електромагнітні і радіохвильові властивості порід. Це обумовлено енергетичною дією полів на частки порід, внаслідок чого відбувається їх електрична і магнітна переорієнтація (поляризація і намагнічення), збудження електронів і іонів. Так, підвищення напруженості приводить до зростання електропровідності, діелектричної і магнітної проникності.
Як об'єкт гірських розробок Р. п. характеризуються різними технологічними властивостями — фортецею, абразивністю, твердістю, буримістю, взриваємостью і так далі Фортецю оцінює опірність порід механічному руйнуванню, абразивність — здатність порід стирати ріжучі кромки робочих механізмів і так далі З метою вибору раціональних методів і механізмів руйнування застосовуються різні класифікації Р. п. за технологічними властивостями (наприклад, в практиці гірської справи широко застосовується класифікація Р. п. за фортецею, запропонована проф. М. М. Протодьяконовим-старшим).
Вивчення речового складу, фізичних і физико-хімічних властивостей Р. п. є основним джерелом інформації в геофізиці, геології (в т.ч. інженерною) і в гірському виробництві. Див. також Гірська справа .
Літ.: Ковалів Е. А., Петрографія магматичних і метаморфічних порід, М., 1956; Барон Л. І., Логунцов Би. М., Позін Е. З., Визначення властивостей гірських порід, М., 1962; Ржевський Ст Ст, Новік Р. Я., Основи фізики гірських порід, М., 1967; Ронов А. Б., Ярошевський А. А., Хімічна будова земної кори, «Геохімія», 1967 № 11; Довідник фізичних констант гірських порід, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969; Мінерали і гірські породи СРСР, М., 1970; Кравців М. С., Петрографія осадових порід, М., 1958; Huang W. Т., Petrology, N. Y., 1962.
Р. Я. Новік, Ст П. Петров, Ст Ст Ржевський, А. Б. Ронов.
