Классификация и основные свойства важнейших горных пород

В основе классификации горных пород лежит разра­ботанный M. В. Ломоносовым принцип деления, учитыва­ющий условия их образования. В соответствии с этим горные породы подразделяются на изверженные, или магматические (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные).

Изверженные породы образовались в результате ох­лаждения и затвердевания магмы. Так, массивные глубин­ные породы образовались при затвердевании магмы, ко­торое происходило в глубинах земной коры при высоком давлении. Им характерны ярко выраженное кристалли­ческое строение, высокая плотность, прочность на сжатие, морозо- и атмосферостойкость, хорошая шлифуемость и полируемость. К массивным глубинным породам отно­сятся гранит (серого, красного или красно-коричневого цвета), сиенит (несколько темнее гранита), диориты (се­рого или темно-зеленого цвета), габбро (серого, от темно-зеленого до черного цвета), лабрадорит (черного цвета). Они применяются в качестве облицовочного материала, мозаичных плит для пола, бортового камня, щебня и др.

Массивные излившиеся породы являются продуктами быстрого охлаждения магмы в верхних слоях земной коры или на ее поверхности. По свойствам и химико-минералогическому составу они аналогичны массивным глубинным породам, но кристаллическая структура у них менее выражена. К этой группе природных каменных материалов относятся кварцевый и бескварцевый порфир, трахит, диабаз, базальт, порфирит и андезит. Массивные излившиеся породы используются в виде штучных кам­ней, щебня, плит, брусчатки, в качестве сырья для камен­ного литья (диабаз и базальт) и др.

Изверженные обломочные породы образовались в ре­зультате быстрого охлаждения магмы. Пузырьки газов, оставшиеся в толще охлажденной магмы, придают этим породам стеклообразное пористое строение.

Обломочные рыхлые породы (пемза, вул­канические пески и пеплы) используются в качестве ак­тивных добавок при изготовлении минеральных вяжущих веществ, а также как теплоизоляционный и абразивный материал (пемза).

Обломочные цементированные поро­ды образовались в результате охлаждения смеси лавы, пеплов и песков. Они имеют стекловидное строение и применяются в качестве крупных стеновых блоков (ту­фы), песка или щебня для легких бетонов и растворов, активных добавок к минеральным вяжущим веществам, облицовочного материала и др.

Осадочные породы образовались в результате разру­шения изверженных пород под воздействием воды, ветра, температуры, давления, углекислого газа и других ат­мосферных факторов — механические отложения, осаж­дения солей в высыхающих водоемах — химические осад­ки или скопления органических осадков — органогенные отложения.

Осадочные породы применяются в качестве облицо­вочного материала внутренних частей здания и сырья для производства минеральных вяжущих веществ (гипс, ангидрит, мел и др.), огнеупорных изделий (магнезит, доломит), облицовочных плит, щебня, штучных камней (доломит, ракушечник, песчаники, брекчия), теплоизо­ляционных материалов (диатомит, трепел) и др.

Метаморфические породы образовались в результате преобразования осадочных и изверженных пород под действием высоких температур и больших давлений. Они отличаются слоистым строением, обладают высокой плотностью, прочностью и атмосферостойкостью. Из них изготавливают облицовочные плиты и архитектурные детали (мрамор), плиты для облицовки каналов, набе­режных, кладки фундаментов, устройства тротуаров (гнейсы), плитку для кровли (глинистые сланцы) и др.

Свойства природных каменных материалов определя­ются их минералогическим составом.

Минерал — это природное тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах земли и обладающее однородным хими­ческим составом, строением и свойствами.

По распространению в природе все минералы подраз­деляются на породо- и рудообразующие, второстепенные и редкие (драгоценные камни, самородные металлы и др.).

Наиболее важными породо- и рудообразующими ми­нералами являются кварц, полевые шпаты, слюды, ас­бест, кальцит, магнезит, доломит, гипс, ангидрит, корунд и др.

Кварц (SiO₂) — наиболее распространенный в зем­ной коре минерал молочно-белого или серого цвета. Он обладает высокой твердостью, прочностью (R_сж — до 2000 МПа), атмосферной и химической стойкостью (кро­ме плавиковой кислоты). Его плотность 2650 кг/м³, тем­пература плавления 1723°C. В природе встречается в виде кварцевого песка, горного хрусталя или входит в состав горных пород.

Полевые шпаты — это алюмосиликаты натрия, калия и кальция плотностью до 2900 кг/м³, температура плавления 1100—1500°C. Их прочность и химическая стойкость значительно ниже кварца. Под действием вла­ги и углекислого газа полевые шпаты легко разрушаются (выветриваются).

Слюды — алюмосиликаты сложного состава и сло­истой структуры. Их разновидностями являются биотит (непрозрачный темноокрашенный минерал) и мусковит (прозрачный минерал). Плотность слюд 2700—2300 кг/м³. Отличительная особенность слюд — расщепляемость на тонкие, упругие пластинки, высокие диэлектрические свойства, термостойкость, тепло- и звукоизоляцион­ность.

Асбест — водный силикат магния и железа, отли­чающийся волокнистой структурой, диэлектрическими свойствами, огнестойкостью (температура плавления около 1500°C), кислото- и щелочестойкостью. Наиболь­шее значение имеет хризотил-асбест.

Кальцит (известковый шпат СаСО₃) — минерал плотностью 2700—2800 кг/м⁸. Он легко растворяется в воде и кислотах. Является основным породообразующим минералом известняка, туфа, мела и мрамора.

Магнезит (MgCO₃) по своим свойствам близок к кальциту. В природе встречается значительно реже, бо­лее тверд и менее растворим, чем кальцит.

Доломит (MgCO₃·CaCO₃) по свойствам занимает промежуточное положение между кальцитом и магнези­том.

Гипс (CaSO₄·2H₂O) — это мягкий минерал обычно белого цвета плотностью 2300 кг/м³. Легко растворяется в воде.

Ангидрит (CaSO₄) — минерал плотностью 2800— 3000 кг/м³, представляющий собой безводную разновид­ность гипса.

Корунд — один из наиболее твердых минералов. Мелкозернистый корунд с примесями других минералов называют наждаком. Прозрачными разновидностями ко­рунда являются рубин, сапфир и другие драгоценные камни.