Изверженные (магматические) горные породы

Изверженные горные породы подразделяются на глубинные (интрузивные), излившиеся (эффузивные) и обломочные.

Глубинные породы образовались в результате остывания магмы в недрах земной коры. Затвердевание происходило медленно и под давлением. В этих условиях расплав полностью кристаллизовался с образованием крупных зерен минералов.

К главнейшим глубинным породам относят гранит, сиенит, диорит и габбро.

Гранит состоит из зерен кварца (20–40 %), полевого шпата (ортоклаза) (40–70 %), слюды или железисто-магнезиальных силикатов (5–20 %) (рисунок 2.1). Имеет среднюю плотность 2,6 г/см³, предел прочности при сжатии –100–300 МПа. Цвета – серый, красный. Он обладает высокой морозостойкостью, малой истираемостью, хорошо шлифуется, стоек против выветривания. Применяют его для изготовления облицовочных плит, архитектурно- строительных изделий, лестничных ступеней, щебня для бетонов и балластного слоя железных и автомобильных дорог.

Сиенитсостоит из полевого шпата (ортоклаза), слюды и роговой обманки. Кварц отсутствует или имеется в незна-чительном количестве. Средняя плотность составляет 2,7 г/см³, предел прочности при сжатии до 220 МПа. Цвета светло-серый, розовый, красный Он обрабатывается легче, чем гранит, применяется для тех же целей.

Диоритсостоит из плагиоклаза, авгита, роговой обманки, биотита. Средняя плот-ность его составляет 2,7–2,9 г/см³, предел прочности при сжатии – 150–300 МПа. Цвета – от серо-зеленого до темно-зеленого. Он стоек против выветривания, имеет малую истираемость. Применяют диорит для изготовления облицовочных материалов, в дорожном строительстве.

Габбро– кристаллическая порода, состоящая из плагиоклаза, авгита, оливина. В составе его может быть биотит и роговая обманка. Имеет среднюю плотность 2,8–3,1 г/см³, предел прочности при сжатии – до 350 МПа. Цвета – от серого или зеленого до черного. Применяется для облицовки цоколей, устройства полов.

Разновидностью габбро является лабродорит, состоящий в основном из плагиоклаза. Его особенностью является ирризация, что придает камню декоративность. Применяют его для облицовок.

Излившиеся горные породы образовались при остывании магмы на небольшой глубине или на поверхности земли. В результате быстрого охлаждения прекратился рост кристаллических зерен и возникла полукристаллическая, зернистая или стекловатая структура. Они имеют химический и минералогический состав, аналогичный с глубинными породами, но отличаются от них структурой. К излившимся породам относят порфиры, диабаз, трахит, андезит, базальт.

Порфиры являются аналогами гранита, сиенита, диорита. Средняя плотность составляет 2,4–2,5 г/см³, предел прочности при сжатии – 120–340 МПа. Цвета – от красно-бурого до серого. Структура – порфировая, т. е. с крупными вкрапленниками в мелкозернистую структуру, чаще всего ортоклаза или кварца (рисунок 2.2). Их применяют для изготовления щебня, декоративно-поделочных целей.

Диабаз является аналогом габбро, имеет кристаллическую структуру. Средняя плотность его составляет 2,9–3,1 г/см³, предел прочности при сжатии – 200–300 МПа, цвета – от темно-серого до черного. Применяют для наружной облицовки зданий, изготовления бортовых камней, в виде щебня, для кислотоупорных футеровок. Температура плавления его невысокая – 1200–1300 °С, что позволяет применять диабаз для каменного литья.

Трахитявляется аналогом сиенита. Имееттонкопористое строение. Средняя плотность его составляет 2,2 г/см³, предел прочности при сжатии – 60–70 МПа. Окраска – светло-желтая или серая. Применяется для изго-товления стеновых материалов, крупного заполнителя для бетона.

Андезит является аналогом диорита. Имеет среднюю плотность 2,9 г/см³, прочность при сжатии – 140–250 МПа, окраску – от светлой до темно-серой. Применяется в строительстве для изготовления ступеней, облицовочного материала, как кислотостойкий материал.

Базальт– аналог габбро. Имеет стекловатую или кристаллическую структуру. Средняя плотность его составляет 2,7–3.3 г/см³, предел прочности при сжатии – от 50 до 300 МПа. Цвета – темно-серый или почти черный. Применяют для изготовления бортовых камней, облицовочных плит, щебня для бетонов. Является сырьем для изготовления каменных литых материалов, базальтового волокна.

Обломочные породы представляют собой выбросы вулканов. В результате быстрого охлаждения магмы образовались породы стекловатой пористой структуры. Они подразделяются на рыхлые и цементированные. К рыхлым относят вулканические пеплы, песок и пемзу.

Вулканические пеплы – порошкообразные частицы вулканической лавы размером до 1 мм. Более крупные частицы размером от 1 до 5мм называются песком. Пеплы применяются как активная минеральная добавка в вяжущие, пески – в качестве мелкого заполнителя для легких бетонов.

Пемза – пористая порода ячеистого строения, состоящая из вулканического стекла. Пористая структура образовалась в результате воздействия газов и паров воды на остывавшую лаву. Средняя плотность составляет 0,15–0,5 г/см³, предел прочности при сжатии – 2–3 МПа. В результате высокой пористости (до 80 %) имеет низкую теплопроводность λ = 0,13…0,23 Вт/(м·°С). Применяют ее в виде заполнителей для легких бетонов, теплоизоляционных материалов, в качестве активной минеральной добавки для извести и цементов.

К цементированным породам относят вулканические туфы.

Вулканические туфы – пористые стекловатые породы, образовавшиеся в результате уплотнения вулканических пеплов и песков. Средняя плотность туфов составляет 1,25–1,35 г/см³, пористость – 40–70 %, предел прочности при сжатии – 8–20 МПа, теплопроводность λ = 0,21… 0,33 Вт/(м · °С). Цвета – розовый, желтый, оранжевый, голубовато-зеленый. Применяют их в качестве стенового материала, облицовочных плит для внутренней и наружной облицовки зданий.

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы по условиям образования подразделяются на обломочные (механические отложения), химические осадки (хемогенные), органогенные (органического происхождения) и смешанного происхождения.

Обломочные породы образовались в результате физического выветривания, т.е. воздействия ветра, воды, знакопеременных температур, ранее существующих пород. Они подразделяются на рыхлые и сцементированные. К рыхлым относятся песок, гравий, глина.

Песок представляет собой смесь зерен с размером частиц от 0,1 до 5 мм, образовавшуюся в результате выветривания изверженных и осадочных горных пород. Применяют для растворов, бетонов, в дорожном строительстве.

Гравий – горная порода, состоящая из округлых зерен от 5 до 150 мм различного минералогического состава. Применяют для бетонов, в дорожном строительстве.

Глины – тонкообломочные породы, состоящие из частиц мельче 0,01 мм. Цвета – от белого до черного. По составу подразделяются на каолинитовые, монтмориллонитовые, галлуазитовые. Являются сырьем для керамической и цементной промышленности.

К сцементированным осадочным горным породам относят песчаник, конгломерат и брекчию.

Песчаник– это горная порода, состоящая из сцементированных зерен кварцевого песка. Природными цементами служат глина, кальцит, кремнезем. Средняя плотность кремнистого песчаника составляет 2,5–2,6 г /см³, предел прочности при сжатии – 100–250 МПа. Применяют для изготовления щебня, облицовки зданий и сооружений.

Конгломерат и брекчия. Конгломерат – горная порода, состоящая из зерен гравия, сцементированных природным цементом, брекчия – из сцементированных зерен щебня. Средняя плотность их составляет 2,6–2,85 г/см³, предел прочности при сжатии – 50–160 МПа. Применяют конгломерат и брекчию для покрытия полов и изготовления заполнителей для бетона.

Химические осадки образовались в результате выпадения солей при испарении воды в водоемах. К ним относят гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

Гипссостоит в основном из минералов гипса CaSO₄·2H₂O. Это порода белого или серого цвета. Применяют для изготовления гипсовых вяжущих веществ и для облицовки внутренних частей здания.

Ангидритвключает минералы ангидрита CaSO₄. Цвета – светлые с голубовато-серыми оттенками. Применяют там же, где и гипс.

Магнезитсостоит из минерала магнезита MgCO₃. Применяют его для изготовления вяжущего каустического магнезита и огнеупорных изделий.

Доломитвключает минерал доломита CaCO₃·MgCO₃. Цвет – серо-жел-тый. Применяют для изготовления облицовочных плит для внутренней облицовки, щебня, огнеупорных материалов, вяжущего вещества – каустического доломита.

Известковые туфы (травертины) состоят из минерала кальцита CaCO₃. Это пористые породы светлых тонов. Имеют среднюю плотность 1,3–1,6 г/см³, предел прочности при сжатии – 15–18 МПа. Из них изготавливают штучные камни для стен, облицовочные плиты, легкие заполнители для бетонов, известь.

Органогенные породы образовались в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в водах. К ним относят известняки, мел, диатомит, трепел.

Известняки– горные породы, состоящие в основном из кальцита CaCO₃. Могут содержать примеси глины, кварца, железисто-магне-зиальных и других соединений. Образовались в водных бассейнах из остатков животных организмов и растений. По структуре известняки подразделяются на плотные, пористые, мраморовидные, ракушечниковые и другие.

Плотные известняки имеют среднюю плотность 2,0–2,6 г/см³, предел прочности при сжатии –20–50 МПа; пористые – среднюю плотность 0,9–2,0 г/см³, предел прочности при сжатии – от 0,4 до 20 МПа. Цвета – белый, светло-серый, желтоватый. Применяют их для изготовления облицовочных плит, архитектурных деталей, щебня, в качестве сырья для цемента, извести.

Известняк-ракушечник состоит из раковин моллюсков и их обломков. Это пористая порода со средней плотностью 0,9–2,0 г/см³ с пределом прочности при сжатии 0,4–15,0 МПа. Применяется для изготовления стеновых материалов и плит для внутренней и наружной облицовки зданий.

Мел –горная порода, состоящая из кальцита CaCO₃. Образована раковинами простейших животных организмов. Цвет – белый. Применяется для приготовления красочных составов, замазки, изготовления извести, цемента.

Диатомит – горная порода, состоящая из аморфного кремнезема. Образована мельчайшими панцирями диатомовых водорослей и скелетами животных организмов (рисунок 2.3). Слабосцементированная или рыхлая порода со средней плотностью 0,4–1,0 г/см³. Цвет – белый с желтоватым или серым оттенком.

Трепел –сходная с диатомитом порода, но более раннего образования. Сложена в основном сферическими тельцами опала и халцедона.

Применяют диатомит и трепел для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, в качестве активных добавок в вяжущие вещества.

Породы смешанного происхождения состоят из материалов обломочного, органогенного и химического происхождения. К ним относят мергели, глинистые известняки, песчаные известняки, опоки.

Мергели – представляют собой уплотненные глины с содержанием углекислого каль-ция от 20 до 80 %. При меньшем содержании CaCO₃ мергели называются известко-вистой или мергелистой глиной, при большем – глинистым известняком. Мергели, содержащие 75–80 % CaCO₃ и не более 3 % MgO и щелочей, называются цемен-тными мергелями и применяются для изготовления портландцемента.

Песчаные известняки представляют собой известняки органического или химического происхождения с примесью песчаного материала.

Опоки –горные породы, состоящие на 90 % из опалового кремнезема органического или химического происхождения с примесью глины. Это пористый материал с большой фильтрующей способностью. Применяют для изготовления теплоизоляционных материалов, активной добавки в вяжущие.