Генетическая классификация горных пород

Согласно генетической классификации, горные породы подразделяются на три большие группы: изверженные, осадочные и метаморфические.

Изверженные г.п. образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубины земли, и отвердевшей при остывании. В зависимости от условий остывания их строение и свойства оказались различными.

Породы, образование которых происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и сравнительно равномерно. Такие условия благоприятны для кристаллизации минералов. Эти породы называются глубинными и имеют кристаллическое строение, обладают большой плотностью, высокой прочностью на сжатие и морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью.

Наиболее распространенный представитель глубинных пород – гранит.

Гранит – имеет зернисто-кристаллическую структуру и состоит из кварца, полевого шпата и слюды. Цвет светло-серый, розоватый и темно-красный. Обладает большой плотностью 2600 кг/м³, высокой прочностью на сжатие R_сж = 100-300 МПа, морозостоек, имеет малое водопоглощение и большую теплопроводность. Хорошо обтесывается и полируется. Однако отличается хрупкостью и невысокой огнестойкостью.

Кроме гранита к глубинным породам относятся: сиениты, диориты, габбро. В их состав входят также как у гранита минералы: кварц, силикаты и алюмосиликаты (такие как полевые шпаты, слюды). Структура также зернистая. При переходе от гранита к габбро в составе увеличивается содержание темноокрашенных минералов, которые более вязки, придают прочность и более стойки к выветриванию. Прочность при сжатии зависит от размера зерен и колеблется от 100 до 350 МПа. Чем больше размер зерен, тем меньше прочность на сжатие.

ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕРЖЕННЫХ ГЛУБИННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Гранит – широко используется для облицовки городских монументальных зданий и гидротехнических сооружений. Применяют также для изготовления лестничных ступеней, перильных стоек и поручней, плит для полов, бортовых камней, крупного заполнителя для бетона.

Габбро – для облицовки и приготовления щебня. Разновидность габбро – лабрадорит в силу характерных для него переливов ярких цветов применяется для декоративных облицовочных работ. (Его применили при сооружении мавзолея Ленина).

Диорит – при облицовке и дорожном строительстве.

ИЗВЕРЖЕННЫЕ ИЗЛИВШИЕСЯ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Образовались на поверхности земли при отсутствии давления и быстром охлаждении магмы. Быстрое охлаждение способствовало прекращению роста кристаллов и образованию стеклофазы. Поэтому структура этих пород мелкокристаллическая с включениями вулканического стекла (базальта). Такое строение называется порфировым, по аналогии с наиболее распространенными представителями этих пород порфирами. По минералогическому и химическому составу эти породы аналогичны глубинным, отличие лишь в структуре в силу выше указанных причин. Физико-механические свойства те же, что и у глубинных.

К этим породам относятся: порфиры, порфириты, диабазы, трахиты, базальты, андезиты.

Использование в строительстве: кварцевый порфир используют в виде щебня или штучного камня.

Диабаз – в виде щебня, штучных камней, плит, брусчатки, облицовочного материала. Плавленый при 1200-1350⁰ С диабаз стоек к кислотам и щелочам, хороший диэлектрик. Его прочность составляет 500 МПа.

Базальты – высокая твердость и прочность базальтов позволяет широко использовать их как материал в дорожном покрытии. Применяют его также как сырье для изготовления каменного литья.

Порфирит – применяют как облицовочный материал, в виде щебня и дорожной брусчатки.

Андезит – как кислотостойкий материал – в качестве заполнителя в кислотоупорных бетонах, а также для специальных облицовок.

ИЗВЕРЖЕННЫЕ ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ

Образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы. К этим породам относятся пемза, вулканический пепел. Часть обломочных пород (вулканического пепла) подвергалась цементированию, образуя вулканические туфы. Пемзу и пемзовые пески используют в качестве заполнителей для легких бетонов, тепло- и звукоизоляционных абразивных материалов.

Обломочные породы в тонкоизмельченном виде используют также в качестве активных добавок к минеральным вяжущим веществам.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Осадочные горные породы образовались в результате длительных геологических процессов, а именно при выветривании первичных изверженных пород или путем постепенного накопления веществ, выделенных из растворов, суспензий и механических взвесей, а также в результате накопления продуктов отмирания животных и растительных организмов. Исходя из указанных условий образования и состава, осадочные горные породы разделяют на следующие группы:

а) механические отложения;

б) химические осадки;

в) органогенные отложения.

Механические отложения

Это результат физического или химического выветривания горных пород. Можно подразделить на рыхлые и цементированные. Рыхлые породы по крупности зерен разделяют на гравий, песок и глины. Гравий крупность 5-70 мм

Песок 0, 14-5, 0 мм

Глина частицы < 0, 005 мм

Глина – это пример химического выветривания. Под действием Н₂О и СО₂ воздуха идет реакция К₂О∙ Al₂O₃∙ 6SiO₂ + 2Н₂О + СО₂ = K₂CO₃ + Al₂O₃∙ 2SiO∙ 2Н₂О, где K₂CO₃ – поташ, Al₂O₃∙ 2SiO∙ 2Н₂О – каолин.

Цементированные механические отложения представляют собой частицы породы, цементированные между собой природным цементом (глиной, кальцитом, кремнеземом). К ним относятся следующие:

Песчаник – плотная порода, в которой зерна кварцевого песка связаны между собой природным цементом. В зависимости от цементирующего вещества различают глинистые, кремнистые, известковые песчаники. Наибольшей прочностью обладают кремнистые песчаники. R_сж = 250 МПа, объемная масса 2700 кг/м³. Значительная твердость кремнистых песчаников затрудняет их обработку при получении изделий. Известковые песчаники обрабатываются значительно легче.

Применение песчаников: для фундаментов, ступеней, подпорных стенок и набережных, облицовки опор мостов, кроме того в качестве щебня для бетонов и дорожных покрытий.

Конгломерат и брекчия

Конгломерат – сцементированный природным цементом гравий.

Брекчия – сцементированный природным цементом щебень.

Прочность этих пород зависит от вида и прочности зерен и прочности цементирующего вещества.

Используют конгломераты и брекчии как заполнитель для бетонов и при производстве штучного камня и облицовочных плит.

Химические осадки

Эти породы образовались в водоемах в результате испарения воды, пересыщения ее солями, которые затем выпадают в осадок.

К ним относятся: гипс, ангидрит, магнезит, доломит, некоторые известняки и известковые туфы.

Используют гипс и ангидрит как сырье для производства гипсовых вяжущих. Ангидрит кроме того для внутренней облицовки зданий.

Магнезит – для изготовления огнеупорных изделий, а также как минеральное вяжущее – каустический магнезит.

Доломит – для изготовления щебня, вяжущего вещества (каустический доломит), облицовочных плит, огнеупоров.

Известковый туф - для кладки и облицовки наружных стен, как заполнитель легких бетонов и для приготовления извести.

Органогенные отложения

Это сцементированные остатки водорослей и животных организмов. К органогенным породам относятся: мел, большинство известняков, ракушечник, диатомит и трепел.

Мел – порода белого цвета, малопрочная. Применяется для приготовления красочных составов, а также для получения извести и цементов.

Известняки – главным образом состоят из минерала кальцита СаСО₃ и примесей глины, железистых и др. соединений. Цвет зависит от примесей. Свойства зависят от состава и структуры. Например, предел прочности на сжатие колеблется от 10 до 200 МПа. Плотные известняки используют для изготовления лестничных ступеней, подоконников, цоколей и каркасов зданий, плит и деталей для облицовки стен. Кроме того известняк является сырьем для производства извести, цемента, используется в качестве бутового камня, щебня для бетонов.

Диатомит - образовался из остатков водорослей. Это легкая, слабосцементированная порода, обычно белого цвета. По химическому составу, свойствам и внешнему виду с ним сходен трепел. Он образовался раньше диатомита и состоит из аморфного кремнезема. Эти породы широко используются как теплоизоляционные материалы и в качестве активных добавок к минеральным вяжущим.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ (ВИДОИЗМЕНЕННЫЕ) ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Это породы, образовавшиеся в результате внутренних изменений минералогического состава и перекристаллизации изверженных и осадочных пород под воздействием высокой температуры и давления, либо в результате химических воздействий. Из метаморфических пород в строительстве применяют гнейсы, глинистые сланцы, мрамор, кварциты.

Гнейсы – по минералогическому составу это аналог гранита и имеют сланцевое строение. Используют гнейсы в виде бутового камня, как облицовочные плиты, для тротуаров.

Глинистые сланцы – состоят из уплотненных сланцевых глин, легко раскалываются на тонкие плитки, атмосферостойки и долговечны. Используют в качестве кровельного материала.

Мрамор – кристаллическая порода, образовавшаяся из известняков или доломитов. Кристаллы соединены без цементирующего вещества. Прочность мрамора до 300 МПа, твердость 3-3, 5. Химстойкость слабая, поэтому применяют мрамор для облицовки внутренних частей зданий.

Кварциты – метаморфическая разновидность кремнистых песчаников с перекристаллизованными и сросшимися зернами кварца. Прочность 400МПа, стойки против выветривания. Используют кварциты для облицовки зданий, опор мостов и как сырье для производства огнеупоров.