Классификация горных пород по происхождению

Природными каменными материаламu называют материалы, полученные из гор­ных пород путем механической обработ­ки без изменения их основных свойств (дроблением, рассевом,· раскалыванием, распиловкой, теской и др.).
По назначению природные камен­ные материалы делят на изделия для до­рожного строительства, мостов, подзем­ных и гидротехнических сооружений, ар­хитектурно-строительные изделия и обли­цовочные плиты. Кроме того, горные породы широко используются как сырьевые материалы для изготовления мно­гих строительных материалов: керамики, стекла, цемента, извести, гипса и др.

В процессе производства этих материалов состав, строение и свойства исходных горных пород изменяются. Таким обра­зом, горные породы являются главной минерально-сырьевой базой дорожно­строительных материалов.

Горными породами называют природ­ные агрегаты минералов более или менее постоянного состава. Минералы — это однородные по хи­мическому составу и физическим свой­ствам природные тела. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют мономинеральными (например, мра­мор), из нескольких — полиминераль­ными (например, гранит).

◊ Главные породообразующие минералы. Структура и текстура горных пород

В природе свыше 7000 минералов и их разноющностей, но лишь около 100 минералов встречаются наиболее часто, входя в состав главнейших горных по­род. Эти минералы называют породооб­разующими. Минералы, представленные в горных породах в незначительном ко­личестве, называют редкими.

Свойства горных пород и природных каменных материалов из них определяются главным образом составом и количеством поро­дообразующих минералов, однако в ряде случаев редкие минералы [например, пирит (FeS₂ )] существенно влияют на стро­ительные свойства горных пород.
В зависимости от химического сос­тава минералы делят на 10 классов: си­ликаты, карбонаты, оксиды и rидроок­сиды, сульфиды, сульфаты и др. Ниже рассмотрены основные породообразующие минералы горных пород.

◊ Класс силикатов.

Этот класс наиболее многочисленный, включающий до 500 минералов. Общее количество силикатов в земной коре по массе около 75 %, в основном они входят в состав извер­женных и метаморфических горных по­род. Минералы этого класса, сходные по составу и строению, объединяют в следую­щие группы: полевые шпаты, железисто­-магнезиальные силикаты, слюды, глинис­тые минералы.

Наибольшее распространение имеют полевые шпаты -алюмосиликаты калия (ортоклазы), натрия и кальция (плагио­клазы). Полевые шпаты могут иметь разнообразный цвет: белый, розовый, красный, желтый, черный с синим оттен­ком (лабрадор). Полевые шпаты входят в состав гранитов, сиенитов, гнейсов и многих других пород;

являются ценным сырьевым материалом (плавнем) в сте­кольной, керамической промышленности. К классу силикатов относится груп­па железисто-магнезиальных силикатов, или, как их называют из-за темного цве­та, темноокрашенных минералов. Пред­ставителями этого класса являются пи­роксены (авгиты), амфиболы (роговые обманки, оливин).

Все эти минералы об­ладают большой плотностью, прочностью и вязкостью, но под влиянием атмосфер­ ных воздействий сравнительно легко раз­лагаются. Оливин, присоединяя воду, пе­реходит в серпентин (змеевик), увеличи­ваясь в объеме. Одной из разновиднос­тей серпентина является хризотиласбест — сырье для асбестоцементной промьпплен­ности.

Слюды — алюмосиликатные минералы сложного химического состава, которые обладают совершенной спайностью, т. е. способны расшепляться на тонкие плас­тинки. Наиболее распространена белая ка­лиевая слюда (мусковит) и черная маг­незиальная (биотит). Слюды входят в сос­тав изверженных, осадочных и метаморфи­ческих пород.

Наличие слюды обычно снижает строительные свойства горных пород, а в процессе выветривания рас­слоение слюд уменьшает механическую прочность, способствуя разрушению гор­ных пород.
Глинистые минералы образовались на поверхности земли в процессе вьmетри­вания алюмосиликатных (полевошпато­вых) минералов. К ним относятся као­линит, rидрослюда (иллит), монтоморил­лонит и др. Глинистые минералы вхо­дят в состав глин, суглинков, супесей, которые являются основным сырьем ке­рамической промышленности.

Класс карбонатов. Он включает мине­ралы, представляющие собой соли угольной кислоты, в основном карбонаты каль­ция и магния, являющиеся породообра­зующими минералами осадочных (извест­няк, доломит) и метаморфических (мра­мор) горных пород.
Кальцит или известковый шпат (СаСО3 ), относится к числу распростра­ненных минералов, имеет истинную плот­ность 2600 . . , 2800 кг /м³, твердость до 3, плохо растворим в воде, но раство­ряется с бурным всюmанием в 10 %-ной соляной кислоте.

Доломит CaMg(CO₃)₂ двойная углекислая соль магния и кальция,белого цвета или с желтоватым оттенком.Истинная плотность-2800 кг/м³,твердость до 4.Доломит слагает осадочную горную породу того же названия.

Магнезит (MgCO₃) — бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый минерал. Плотность 3,0 г/см³, твердость 3,5 — 4,5. Растворяется в НСl при нагревании. Применение магнезита основано на высокой огнеупорности и вяжущих свойствах окиси магния. Магнезит, обожженный при 1500 — 1650°С, представляет собой высокоогнеупорный материал, применяющийся для изготовления магнезитового кирпича, а обожженный при 750 — 800°С дает окись магния (каустический магнезит) и образует с растворами хлористого или сернокислого магния магнезиальное вяжущее.

Классы оксидов и гидрооксидов

Они включают около 200 минералов и составляют по массе до 17% земной коры. К ним относятся один из самых распространенных минералов кварц, опал,оксиды железа и другие.
Кварц (SiO₂). В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Осадочный кварц отлагается непосредственно из растворов, а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона.

Он широко распространен в кремнистых породах, заполняет трещины, поровые пространства и другие полости в песчаниках и известняках.
Опал (SiO₂•nН₂О) — аморфный минерал, содержание воды в нем колеблется от 2 до 14% и достигает иногда 34%- При нагревании часть воды теряется. Опал чаще всего бесцветен или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным.

Плотность 1,9 — 2,5 г/см³, максимальная твердость 5 — 6, хрупок.
Лимонит или бурый железняк 2Fe₂O₃ 2H₂O чаще встречается в виде примесей в осадочных породах придавая им бурую или красно-бурую окраску.Эти примеси снижают атмосферостойкость пород.

◊Класс сульфидов.

Минералы этого класса (соли сероводородной кислоты) незначительно распространены в земной коре (до 0,25%).Однако они имеют большое значение в народном хозяйстве при получении меди, цинка, свинца и другие.Сульфиды в зоне выветривания легко разрушаются поэтому даже малая примесь сульфидов в горных породах резко снижает их качество.

Типичным представителем класса сульфидов является пирит(FeS₂) или серный кольчедан,обладающий латунно-желтым цветом и металлическим блеском.При выветривании на поверхности горной породы в результате разложения пирита и образования из него оксидов железа и серной кислоты, образуются бурые пятна, которые быстро выкрашиваются.

◊Класс сульфатов.

Он насчитывает более 260 минералов,из которых наиболее распространены гипс и ангидрит.Сульфаты входят в состав осадочных пород.
Гипс СаSO₄ •2Н₂О представляет собой скопление белых или бесцветных кристаллов, иногда окрашенных механическими примесями в голубые, желтые или красные тона. Блеск стеклянный.

Плотность 2,3 г/см³, твердость 2. Для гипса, развивающегося в пустотах и трещинах, характерно волокнистое строение и шелковистый блеск. Иногда гипс встречается в виде тонкозернистых и землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. Гипс применяют в производстве вяжущих веществ: строительного и формовочного гипса и др.

Ангидрит CaSO4 — белый, серый, светло-розовый, светло-голубой минерал. Блеск стеклянный. Плотность 3 г/см³, твердость 3 — 3,5. Как правило, встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов; крупные кристаллы образуются редко, они обычно имеют таблитчатый, игольчатый или призматический облик.

Красиво окрашенные ангидрит и гипс иногда применяют как облицовочный материал для внутренних отделок зданий, а после пропитки водостойкими эмульсиями и для наружных отделок. Ангидрит используют для производства вяжущих веществ. Гипс и ангидрит слагают породы того же названия, широко распространенные в соленосных отложениях.

На физико-механические, технологические и декоративные свойства, кроме химического и минерального составов, воияет структура(строение) и текстура (сложение) горных пород.

◊ Структура(строение) горной породы

Структура породы определяется размером и формой кристаллов (или зерен) , их
сочетанием и размещением между собой, Структура отражает условия образования горной породы. Различают такие виды структур: кристаллическую, пегмати­товую, порфировую, стекловатую, зернис­тую (рис. 1).

Рисунок 1. Разновидности структур горных пород:

а — кристаллическая; б — порфировая; в — зернистая; г — оолитовая; д — скрытокристал­лическая; е — ракушечная

Породы одинакового ми­нерального состава могут иметь разную структуру, а следовательно, различные свойства. Так, гранит и кварцевый пор­фир обладают одинаковым минеральным составом, но разной структурой.

Однородная мелкозернистая структура (размер зерен мельче 3 мм) служит признаком более высокой прочности и стойкости горной породы против выветривания, хо­рошей обрабатываемостью по сравнению с крупнозернистыми (размер зерен 5 .. . 10 мм) и грубозернистыми (размер зе­рен больше 10 мм) разновидностями горных пород. Стекловатая структура не имеет явных кристаллических образова­ний.

Породы со скрытой кристаллической структурой отличаются большой проч­ностью и nогодоустойчивостью. Хорошо выраженная макропорфировая структу­ра придает породе красивый рисунок; породы с порфировой и порфировидной структурами по сравнению с равномерно кrисталлическими разновидностями отно­сительно менее стойки против выветрива­ния.

Текстура (сложение) горной породы.

Текстура характеризует относительное расположение и распределение породо­образующих минералов, пор и микро­трещин в породе. Текстура может быть плотая, полосчатая, сланцеватая, порис­тая, яче истая (рис. 2).

Рисунок 2. Разновидности текстур горных пород:

а — сланцеватая; б — ленточная; в — землистая; г — пемзовидная; д — ракушечная; е — кавер­нозная

Породы с плот­нuй текстурой более прочны, устойчивы, теплопроводны, они лучше полируются, чем пористые разновидности. С увеличе­нием пористости (ноздреватости) понижа­ется прочность и стойкость горной по­роды против выветривания. Сланцеватые породы анизотропны, они сравнительно менее погодоустойчивы, а при ударах раскалываются по направлению сланцева­тости.

Рисунок 3. Кубовидная форма залегания гранита

В процессе формирования горных по­род в результате неравномерного охлаж­дения массивы пронизываются трещина­ми, которые в процессе выветривания увеличиваются. В результате массивы раз­биваются на отдельности определенной величины и формы. Различают пластовые, или плитняковые, кубовидные (рис..3), столбчатые (рис. 4), шаровые отдель­ности. Трещиноватость массивов облег­чает добычу и обработку пород, но в то же время ограничивает возможность их применения.
Рисунок 4. Столбчатая форма залегания базальта

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

*****