Классификация горных пород

В основу классификации горных пород положено их происхождение (генетическая классификация). Происхождение и условия образования горных пород предопределяют их химико-минералогический состав, кристаллическое строение и структуру.

По условиям образования горные породы подразделяются на три группы: изверженные (магматические), осадочные и метаморфические.

2.1 Изверженные горные породы (таблица 5) представляют собой продукты отвердения расплавленной магмы, застывшей в недрах или на поверхности земли. Различные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных горных пород с различным строением и свойствами.

Горные породы, образование которых происходило на большой глубине (их называют глубинные) под значительным давлением верхних слоев земной коры, остывали медленно и сравнительно равномерно. Глубинные породы массивны, плотны и имеют полнокристаллическую структуру, состоящую из тесно сросшихся более или менее крупных кристаллов. Они обладают большой плотностью, высокими прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью.

Горные породы, образовавшиеся вблизи земной поверхности – излившиеся – образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы имеют полнокристаллическую неравномерно-зернистую (порфировую) и неполнокристаллическую или стекловатую структуры. Излившиеся породы имеют химический и минералогический составы такие же, как и глубинные породы и обладают примерно теми же физико-механическими свойствами.

Основными породообразующими минералами изверженных пород являются: кварц и его разновидности, полевые шпаты, железисто-магнезиальные силикаты.

По среднему содержанию кремнезема как самой важной составляющей делятся на группы: кислые, средние и основные

Таблица 5

Изверженные горные породы
глубинные:	излившиеся:
Кислые (SiO2 – 65…75 %)
гранит	кварцевый порфир обсидиан пемза
Средние (SiO2 – 52…65 %)
диорит сиенит	андезит, порфирит трахит
Основные (SiO2 – 40…52 %)
габбро лабрадорит	базальт, диабаз

2.2 Осадочные горные породы (таблица 6) обязаны своим происхождением экзогенным (внешним) процессам и являются продуктами разрушения и переотложения магматических и метаморфических горных пород, химического и механического выпадения осадков из воды, жизнедеятельности растений и животных. В зависимости от условий их образования осадочные породы делят на три основные группы.

Таблица 6

Осадочные горные породы
обломочные	Химические осадки	органогенные
рыхлые	сцементированные
валуны галька гравий песок суглинки (лессы) глины	конгломераты, брекчии гравелит   песчаники алевролит	гипс ангидрит плотные известняки известковые туфы	мел доломит известняки диатомиты опока

По минералогическому составу осадочные породы отличаются от магматических пород. Осадочные горные породы состоят:

1) из первичных минералов, образовавшихся при формировании самой осадочной породы (гипс, ангидрит, кальцит, кварц);

2) из продуктов химического разложения минералов магматической горной породы, послужившей материалом для осадочной породы (оливин переходит в змеевик и асбест, полевые шпаты и слюды в глинистые минералы – в каолинит, монтмориллонит, гидрослюду);

3) из неизмененных обломков различной степени измельчения первоначальной (магматической или метаморфической) горной породы или слагавших ее минералов.

В целом минералогический состав осадочных пород проще состава магматических пород.

Обломочные породы. Горные породы этой группы образуются в результате накопления обломочного материала различных пород.

По величине слагающих рыхлых обломков породы делятся на:

- грубообломочные (псефиты) – обломки крупнее 2 мм - валуны (окатанные обломки больше 200 мм в диаметре), галька (окатанные обломки от 10 до 200 мм), гравий (обломки от 2 до 10 мм);

- среднеобломочные (псаммиты) - обломки от 0,05 до 2 мм - различные пески;

- мелкообломочные (алевриты) - обломки от 0,005 до 0,05 мм – лессы (суглинки);

- глинистые породы (плиты) - в основном состоят из обломков меньше 0,01 мм, среди которых коллоидных частиц (размером меньше 0,005 мм) содержится больше 30 %.

К плотным (сцементированным) обломочным породам относятся: конгломерат (сцементированные окатанные обломки размером 10-200 мм); брекчия (сцементированные неокатанные обломки размером 10-200 мм); гравелит (сцементированный гравий размером 2…10 мм); песчаник - сцементированный песок различной крупности и разного минералогического состава; алевролит – сцементированный алеврит.

Породы химического происхождения - химические осадки, выпадающие из растворов, например из морской воды при жарком и сухом климате (гипс и ангидрид), натечные образования (сталактиты и сталагмиты) - различные скопления карбонатов и отложения минеральных источников – известковые туфы и т. д.

Органогенные породы - обязаны своим происхождением жизнедеятельности организмов и растений. Наиболее распространены карбонатные породы – различные известняки (коралловые, ракушечные и др.), мел, доломиты и смеси их с глинами – мергели; диатомит - кремнистые породы морского или озерного происхождения и опока.

2.3 Метаморфические горные породы– это существенно видоизмененные магматические или осадочные горные породы. Метаморфизм – преобразование горных пород, происходящее в недрах земной коры под влиянием высоких температур и давлений. В этих условиях может происходить кристаллизация минералов без их плавления. Главными факторами метаморфизма являются температура, давление и химически активные вещества-растворы и газы, под действием которых породы любого состава и генезиса (магматические, осадочные или уже метаморфизированные) подвергаются изменениям.

Главными представителями метаморфических горных пород являются: гнейсы, сланцы, кварциты, мрамор. По внешнему виду и условиям залегания метаморфические породы занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами, по минералогическому составу они ближе к магматическим породам. Им присуща в основном кристаллическая структура и сланцевая текстура.

Гнейсы – по минералогическому составу похожи на граниты, диориты, сиениты, но отличаются от них тем, что минералы в гнейсах расположены не беспорядочно, как в магматических горных породах, а ориентированно. Характерным внешним признаком гнейсов является сланцеватость и полосчатое строение.

Сланцы - породы с резко выраженной сланцеватостью. Среди сланцев различают - слюдяные, глинистые, кровельные. Слюдяные сланцы в основном сложены слюдой и мелкими зернами кварца; глинистые сланцы состоят из глинистых частиц с мельчайшей кварцевой пылью. Глинистые сланцы являются начальной стадией метаморфизма глинистых пород. Кровельные сланцы – глинисто-слюдяные породы, занимающие промежуточное положение между глинистыми и слюдяными сланцами.

Кварциты– метаморфизированные пески и песчаники, состоящие почти целиком из перекристаллизованных зерен кварца.

Мрамор – продукт метаморфизма известняков и доломитов.

3 Разработка и обработка природных каменных материалов

Горные породы пригодные для изготовления каменных материалов называют полезными ископаемыми. Породы, сопровождающие полезные ископаемые и не используемые для изготовления каменных материалов, относят к пустой породе. Работы, связанные с добычей полезных ископаемых, называют горными работами. Разрабатываемые месторождения называют – карьером, выработанные пространства, образующиеся в процессе добычи полезного ископаемого, называют выработкой.

Разработка месторождений включает следующие последовательно выполняющие этапы: подготовка карьера, вскрытие месторождения (снятие плодородного слоя), вскрышные работы (удаление пустой породы), горные работы, рекультивация отработанного карьера. Существует открытый и подземный способы разработки месторождения.

Добычу природных каменных материалов осуществляют в основном открытым способом. Разработку горных пород в карьерах ведут экскаваторами, гидромеханическим способом, камнерезными машинами, взрывным способом и т.д. Выбор способа добычи природных каменных материалов зависит от вида горной породы, глубины и условий ее залегания, твердости и др.

Рыхлые горны породы - песок, гравий, глину добывают в открытых карьерах экскаваторами или гидромеханическим способом, массивные изверженные породы разрабатывают, как правило, взрывом, мягкие породы добывают путем распиловки массива камнерезной машиной на блоки определенных размеров и правильной геометрической формы.

По способу изготовления природные каменные материалы и изделия можно разделить на: пиленые (стеновые камни и блоки, облицовочные плиты и плиты для пола) и колотые (бортовые камни, камни тесаные, брусчатка, шашка для мощения и др.).

По виду обработки природные каменные материалы делят на следующие основные виды:

- грубо обработанные каменные материалы (бутовый камень, валунный камень, щебень, гравий и песок);

- штучный камень и блоки правильной формы (для кладки стен)

- плиты с различно обработанной поверхностью (облицовочные для стен, пола и др.)

- профилированные детали (ступени, подоконники, пояски, наличники, капители колонн и т.д.);

- изделия для дорожного строительства (бортовой камень, брусчатка и шашка для мощения);

- изделия для гидротехнического строительства.

Природным каменным материалам, при необходимости, придают ту или иную фактуру – различный характер поверхности, раскрывая декоративные возможности камня, учитывая при этом условия его службы:

Фактуры: бугристые (скальные с буграми и впадинами), рельефные (с правильным чередованием гребней и впадин), бороздчатые (с параллельными прерывистыми бороздками) точечные (шероховатые с точечными углублениями) получают ударной обработкой поверхности камня. Гладкие фактуры: пиленные, шлифованные, лощенные, полированные получают абразивной обработкой поверхности: распиливанием, фрезерованием, шлифовкой и полировкой.

Каменные природные материалы очень прочны, долговечны, огнестойки. В наше время природные плотные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих конструкций, так как. они трудоемки, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ, устройства полов, дорожных покрытий и пр. Пористые природные материалы применяются в конструкциях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающей промышленности используются в качестве заполнителя для бетонов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральном и органическом вяжущем.