Магматические (изверженные) горные породы

Магматические горные породы образовались в результате извержения и последующего охлаждения и отвердевания магмы разного химического состава. В зависимости от скорости и условий охлаждения различают следующие виды магматических горных пород: глубинные, излившиеся массивные, излившиеся и обломочные.

Глубинные породы образовались в глубине земной коры при медленном и равномерном охлаждении магмы и при относительно высоком давлении, которое оказывали вышележащие слои Земли. Эти условия благоприятствовали процессам кристаллизации и способствовали образованию в данной породе минералов полнокристаллической структуры: зернисто-кристаллического строения с размерами кристаллов 0, 5-5 мм. В связи с этим глубинные породы массивны, плотные и состоят из тесносросшихся более или менее крупных кристаллов, они обладают большой средней плотностью, высокой прочностью, высокой морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. К глубинным относятся: гранит, диорит, сиенит и др.

Излившиеся массивные образовались в условиях, когда магма обладает высокой вязкостью или когда кратер вулкана находится высоко над ядром. При более быстром охлаждении, чем у глубинных одни минералы начинают выкристаллизовываться, а другие нет. Такая структура называется порфировая. Массивные горные породы обладают аналогичными свойствами с глубинными, но они имеют более высокую термостойкость. Пример, порфирит.

Излившиеся образуются в начале вулканической деятельности и когда магма богата металлами: железо, хром и т.д., такая магма обладает низкой вязкостью и поэтому растекается тонким слоем. Охлаждение происходит быстро, поэтому кристаллы образуются мелкими и практически невидны невооруженным глазом. Такая структура называется скрытокристаллическая. Свойства: повышенная морозо-, термостойкость, повышенная ударная вязкость, низкая истираемость. Пример: диабаз, базальт.

Обломочные (рыхлые цементируемые) – эти породы образовались при извержении вулканов, когда извержение происходит под водой или магма богата газами, при наземном извержении такая магма выбрасывается в воздух. При этом происходит вспучивание магмы в результате выделения газов и очень резкое снижение температуры. Такая порода приобретает пористое строение. При таком быстром охлаждении кристаллы не образуются, структура – аморфная. Свойства: низкая теплопроводность, плотность, прочность. Рыхлые породы – вулканический пепел, песок, пемза; цементирующие – вулканический туф.

Породообразующие минералы магматических горных пород

Кварц (SiO₂) – кристаллический кремнезем. Спайность отсутствует, излом раковистый, блеск жирный. При обычной температуре медленно реагирует со щелочами. Плотность 2, 5-2, 8 г/см³, твердость 7. Прочность при сжатии до 2000 МПа, но значительно меньшую при растяжении, хорошо сопротивляется истиранию.

При нагревании до 575⁰С кварц из модификации β переходит в модификацию α скачкообразно, увеличивается в объеме примерно на 1, 5 %. При 870⁰С кварц переходит в традимит (ρ = 2, 26 г/см³), при этом значительно увеличивается объем. Температура плавления 1710⁰С.

Полевые шпаты – алюмосиликаты – ортоклаз (K₂O Al₂O₃ 6SiO₂), альбит (Na₂O Al₂O₃ 6SiO₂), анортит (CaO Al₂O₃ 2SiO₂). Характерная особенность полевых шпатов - хорошо выраженная спайность по двум направлениям. Цвет серый, белый, розовый, темно-красный, желтый. Плотность 2, 55-2, 76 г/см³. Твердость 6. R_сж до 170 МПа. Стойкость полевых шпатов значительно ниже, чем у SiO₂.

При воздействии на полевой шпат воды и углекислого газа они постепенно разрушаются. Из ортоклаза образуется CaCO₃, каолинит и водный кремнезем.

K₂O Al₂O₃ 6SiO₂ + nH₂O + CO₂ → Al₂O₃ 2SiO₂ 2H₂O+ 4SiO₂(n-2) H₂O + K₂CO₃

Слюды – водные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Слюды легко расщепляются на тонкие и упругие пластинки. Твердость 2-3. Калиевая слюда – мусковит – светлая, прозрачная. Железомагнезиальная – биотит, непостоянного цвета, темно-коричневый или черный.

Темноокрашенные минералы (пироксен, амфиболы, оливин) имеют высокую плотность, твердость от 5, 5 до 7, 5, хрупкость этих минералов невелика, т.е. ударная вязкость значительна. Минералы этой группы придают горным породам темный цвет и повышенную ударную вязкость.

Из них часто встречаются авгиты.

К амфиболам относится роговая обманка.

Важнейшие магматические породы

Гранит – одна из самых распространенных пород, состоящая из кварца (20-40%), полевого шпата (40-70%), слюды – мусковита или биотита (5-20%). Гранит относится к кислым породам, широко распространенным в земной коре. Цвет гранита характеризуется цветом полевого шпата. Структура гранита зернисто-кристаллическая. = 2600-2800 кг/м³, R_сж = 120-250 МПа, R_раст. От 1/40 до 1/60 R_сж, т.е. гранит отличается хрупкостью. В зависимости от размеров зерен граниты делятся на мелко, средне и крупнозернистые. Мелкозернистые лучше сопротивляются механическим воздействиям. Благодаря малой пористости небольшой величине водопоглощения (до 0, 9%) граниты морозостойки и хорошо сопротивляются выветриванию.

Гранит хорошо шлифуется, полируется. Шлифование поверхности повышает стойкость полевых шпатов и слюд против выветривания. Гранит используют для облицовки, архитектурных целей.

Сиенит – глубинная горная порода, отличается от гранита тем, что не содержит кварца. = 2600-2800 кг/м³, цвет темнее гранита, Менее стоек к выветриванию.

Порфиры – излившиеся массивная горная порода. Бывают кварцевые и бескварцевые. Кварцевый порфир аналог гранита, бескварцевый – сиенита. Структура порфировая, невысокая стойкость к выветриванию, низкая истираемость.

Диабаз – плотная горная порода со средней плотностью близкой к истиной. Структура скрытокристаллическая. Цвет темно-серый или зеленовато-черный. Прочность до 450 МПа, большая ударная вязкость, малая истираемость, раскалывается на куски правильной формы. Используют как сырье для каменного литья

Базальт 0 аналог диабаза, = 2900-3300 кг/м³, R_сж = 500 МПа.

Вулканические пеплы и пески – относятся к пористым изверженным горным породам. Порошкообразные частицы вулканической лавы, размером до 1 мм, выброшенной в раздробленном состоянии, называются пеплами, а более крупные частицы до 5 мм - песками. Вулканические пески состоят из вулканического стекла и аморфного стекла. Пепел и пески используют как активные минеральные добавки при производстве цементов.

Пемза – пористая порода (пористость до 80%). Размер частиц пемзы от 5 до 30 мм, 500 кг/м³. Пемза морозостойка, не гигроскопична, =0, 12-0, 2 Вт/м⁰С, R_сж = 2-3 МПа. Используют как ТИМ, заполнитель легкого бетона.