Содержание
Природный гравий
Природный гравий содержится приемущественно в песчано-гравийной консистенции, которую добывают при помощи экскаваторов, бульдозеров, землесосных снарядов, плавучих грейферных и дражных снарядов, а потом транспортируют по пульповодам автосамосвалами, жд транспортом либо конвейерами на обогатительные фабрики для обогащения (главные операции — грохочение и промывка).
Виды гравия
Вредные примеси в гравии: окатыши глин, пыль и пирит, гипс и частички слабеньких либо выветрелых или потенциально реакционноспособных пород (кремнистые и вулканические, содержащие интенсивно растворимый в щелочах кремнезём) в количестве более 5% по массе. Обычно гравий используют в виде консистенции 2-ух смежных фракций; при всем этом допускается маленького количества (до 5%) более маленьких и поболее больших зёрен; количество глинистых и пылевидных частиц не должно превосходить 1-2%; зёрен слабеньких пород прочностью при сжатии наименее 20 МПа менее 10-15% зависимо от марки гравий по дробимости. Крепкость гравия определяется: дробимостью при сжатии (раздавливании) в железном цилиндре, учитываемой при изготовлении бетона; истираемостью в полочном барабане, принимаемой во внимание в дорожном строительстве. Зависимо от прочности по дробимости гравий подразделяют на марки ДР8, ДР12, ДР16 и ДР24; зависимо от истираемости — на марки И-I (до 20%), И-II (до 30%), И-III (до 40%) и И-IV (до 50%) (цифра во всех марках показывает очень допустимый процент утраты массы материала после тесты). Практическая ценность гравия почти во всем обусловливается (кроме его механической прочности) морозостойкостью, зависимо от которой различают марки Мрз15, Мрз25, Мрз50, Мрз100, Мрз150, Мрз200 и Мрз300 (цифра — количество циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдерживаемых материалом).
Характеристики гравия
Рыхловатая осадочная горная порода, состоящая из более либо наименее окатанных обломков горных пород и (пореже) разных минералов размером в поперечнике 1-10 мм; в горном деле выделяют гравий размером 5-70 мм. Зависимо от преобладающих размеров обломков в геологических классификациях выделяют гравий маленький (1-2,5 мм), средний (2,5-5 мм) и большой (5-10 мм). В горном деле и строительстве по крупности зёрен различают последующие фракции гравия (мм): 5-10, 10-20, 20-40, 40-70. По происхождению гравий подразделяют на речной, озёрный, морской и водно-ледниковый. Залегает гравий в базальных горизонтах аллювия речных террас и пойм, в водно-ледниковых отложениях — камах, озах и в береговых валах морских побережий. Сцементированный гравий именуется гравелитом.
Т.к. состав гравия разнообразен, то для свойства его физико-механических параметров как обломочной породы в целом тесты создают по презентабельным пробам, которые включают все петрографические и гранулометрические разновидности пород, из которых состоит гравий. Характеристики гравия (объёмная и насыпная масса, водопоглощение, крепкость по дробимости в цилиндре, слабеньких зёрен, износ в барабане, морозостойкость и пр.) зависят от слагающих его пород и регламентируются техническими требованиями ГОСТов на строй материалы различного предназначения: ГОСТ 8268-82 и 8269-76, ГОСТ 24100-80, ГОСТ 4.211-80, ГОСТ 10268-80.
Применение гравия
Гравий природного происхождения используют в качестве большого заполнителя для армированного и неармированного бетона, для изготовления гравийно-щебёночной консистенции, применяемой при сооружении жд пути, в строительстве авто дорог и др. Гравий рекомендуется использовать для бетонов марки до 300. Пригодность отлично окатанного аллювиального гравия для бетона марки 300 и хоть какого гравия для бетона марки 400 определяется по результатам тесты в бетоне. Общие требования к природному гравию приведены в ГОСТе 8268-82, к керамзитовому гравию, представляющему из себя искусственного пористый материал, — в ГОСТе 9759-76.
Гравий
ГРАВИЙ (от франц. gravier а. gravel, grit; н. Kies; ф. gravier; и. gravera).
Месторождения
Наикрупнейшие месторождения гравия в CCCP размещены по террасам, поймам и руслам рек Кама, Печора, верхнего и среднего течения Енисея, Иртыша, нижнего течения Ангары, Сырдарьи и других рек, также в водно-ледниковых отложениях северо-запада РСФСР и БССР. Наикрупнейший карьер CCCP, выпускающий гравий высшего свойства, — Сычёвский (Подмосковье). Добыча гравия в CCCP возросла с 67 млн. м 3 в 1965 до 89,4 млн. м 3 в 1980.
В большенном масштабе гравий добывают в США, ФРГ, Англии и других странах.
Гранит
Горная порода Гранит
Минералы в составе горной породы Гранит: БиотитКварцМусковитПлагиоклазПолевой шпат
Гранит — кислая плутоническая горная порода обычного ряда из семейства гранитов. Состоит из кварца, плагиоклаза калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/либо мусковита. Эти горные породы очень обширно всераспространены в континентальной земной коре. Эффузивные аналоги гранитов — риолиты.
Роль гранитов в строении верхних оболочек Земли громадна, но в отличие от магматических пород основного состава (габбро, базальт, анортозит, норит, троктолит), аналоги которых всераспространены на Луне и планетках земной группы, эта порода встречаются лишь на нашей планетке и пока не установлены посреди метеоров либо на других планетках галлактики. Посреди геологов существует выражение «Гранит — визитная карточка Земли».С другой стороны, есть весомые основания считать, что Земля появилась из того же вещества, что и другие планетки земной группы. Первичный состав Земли реконструируется как близкий составу хондритов. Из таких пород могут выплавляться базальты, но никак не граниты.Эти факты о граните привели первых же петрологов к постановке трудности происхождения гранитов, трудности, привлекавшей внимание геологов много лет, да и до сего времени далёкой от полного решения. О граните написано сильно много научной литературы.Создателем одной из первых гипотез о происхождении гранитов стал Боуэн — отец экспериментальной петрологии. На основании тестов и наблюдений за природными объектами он установил, что кристаллизация базальтовой магмы проиходит по ряду законов. Минералы в ней кристаллизуются в таковой последовательности (ряд Боуэна), что расплав безпрерывно обогащается кремнием, натрием, калием и другими легкоплавкими компонентами. Потому Боуэн представил, что гранитоиды могут являться последними дифференциатами базальтовых расплавов.
Геодинамические обстановки гранитного магматизма
Самые большие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континетальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По воззрению неких исследователей, в утолщённой коллизионной коре появляется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10 — 20км). Не считая того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин (Андские батолиты), и, в наименьшей степени, для островных дуг.
В очень малых объёмах образуются они и в срединно-океанических хребтах, о чём свидетельствует наличие обособлений плагиогранитов в офиолитовых комплексах.
По содержанию темноцветных минералов выделяют последующие разновидности:
- роговообманковый
- биотитовый
- роговообманково-биотитовый
- двуслюдяной
- слюдяной
- гиперстеновый (чарнокит)
- авгитовый
- графитовый
- диопсидовый
- кордиеритовый
- малаколитовый
- пироксеновый
- энстатитовый
- эпидотовый
По разновидностям калиевого полевого шпата выделяются разновидности:
- микроклиновый
- ортоклазовый
Текстура гранитов мощная с очень малозначительной пористостью, характеризующаяся параллельным расположением минеральных компонент. По величине зернышек, составляющих породу минералов, различают три структуры гранита: тонкодисперсная с размерами зернышек до 2 мм, среднезернистая — от 2 до 5 мм и крупнозернистая — выше 5 мм. Размеры зернышек очень оказывают влияние на строй характеристики пород гранита: чем мельче размеры зернышек, тем выше прочностные свойства и долговечность пород.Эти породы плотны, высокопрочны, декоративны, отлично поддаются полировке; имеют необъятную палитру цветов от темного до белоснежного. Граниту свойственна большая масса 2,6-2,7 т/м3, пористость наименее 1,5%. Предел прочности при сжатии составляет 90-250 МПа и выше, при растяжении, извиве и срезе — от 5 до 10% от этого значения.Гранитом именуют явнокристаллическую крупно-, средне- либо тонкодисперсную громоздкую изверженную породу, образовавшуюся в итоге неспешного остывания и затвердевания на большой глубине магматического расплава. Гранит может сформироваться также при метаморфизме, в итоге процессов гранитизации разных пород. Отдельным гранитным массивам часто приписывается то магматическое, то метаморфическое, а то и смешанное происхождение.Окраска преимущественно светло-серая, но нередки также розовые, красные, желтые и даже зеленые (амазонитовые) разновидности называют гранитом.Строение обычно равномернозернистое, большинство зерен имеет неправильную форму вследствие стесненного роста при массовой кристаллизации. Встречаются порфировидные гранитные массивы, в которых на фоне мелко- или среднезернистой основной массы выделяются крупные кристаллы полевых шпатов, кварца и слюды. Главные породообразующие минералы гранита — полевой шпат и кварц. Полевой шпат представлен в основном одним или двумя видами калиевого полевого шпата (ортоклазом и/или микроклином); кроме того, может присутствовать натриевый плагиоклаз — альбит или олигоклаз. Цвет гранита, как правило, определяет преобладающий в его составе минерал — калиевый полевой шпат. Кварц присутствует в виде стекловидных трещиноватых зерен; обычно он бесцветен, в редких случаях имеет голубоватый оттенок, который может приобретать вся порода.В меньших количествах гранит содержит один или оба самых обычных минерала группы слюд — биотит и/или мусковит, а кроме того, рассеянную вкрапленность акцессорных минералов — микроскопических кристалликов магнетита, апатита, циркона, алланита и титанита, иногда ильменита и монацита. Спорадически наблюдаются призматические кристаллы роговой обманки; в числе акцессориев могут появляться гранат, турмалин, топаз, флюорит и др. С увеличением содержания плагиоклаза гранит постепенно переходит в гранодиорит. С уменьшением содержания кварца и калиевого полевого шпата гранодиорит происходит постепенный переход в кварцевый монцонит, а затем — кварцевый диорит. Породу с низким м темноцветных минералов называют лейкогранитами. В краевых зонах гранитных массивов, где быстрое остывание магмы задерживает рост кристаллов породообразующих минералов, гранит постепенно переходит в тонкозернистые разности. К гранит-порфирам относят разновидность гранита, состоящую из отдельных крупных зерен (вкрапленников), погруженных в более мелкозернистую основную массу, которая состоит из мелких, но еще различимых глазом кристаллов. В зависимости от присутствия второстепенных, преимущественно темноцветных, минералов различают несколько разновидностей гранита, например, роговообманковый, мусковитовый или биотитовый.Главная форма залегания гранитов — батолиты, представляющие собой огромные массивы площадью от сотен до тысяч квадратных километров и мощностью 3-4 км. Они могут залегать в виде штоков, даек и интрузивных тел иной формы. Иногда гранитная магма образует послойные инъекции, и тогда гранит образуют серию пластообразных тел, чередующихся с пластами осадочных или метаморфических пород.
Геохимические классификации гранитов
Широко известной за рубежом является классификация Чаппела и Уайта, продолженная и дополненная Коллинзом и Валеном. В ней выделяется 4 типа гранитоидов: S-, I-, M-, A-граниты. В 1974 г. Чаппел и Уайт ввели понятия о S- и I-гранитах, основываясь на том, что состав гранитов отражает материал их источника. Последующие классификации также в основном придерживаются этого принципа.S — (sedimentary) — продукты плавления метаосадочных субстратов,I — (igneous) — продукты плавления метамагматических субстратов,M — (mantle) — дифференциаты толеит-базальтовых магм,А — (anorogenic) — продукты плавления нижнекоровых гранулитов или дифференциаты щелочно-базальтоидных магм.
Различие в составе источников S- и I-гранитов устанавливаются по их геохимии, минералогии и составу включений. Различие источников предполагает и различие уровней генерации расплавов: S — супракрустальный верхнекоровый уровень, I — инфракрустальный более глубинный и не редко более мафический. В геохимическом отношении S- и I имеют близкие содержания большинства петрогненных и редких элементов, но есть и существенные различия. S-граниты относительно обеднены CaO, Na2O, Sr, но имеют более высокие концентрации K2O и Rb, чем I-граниты. Эти различия обусловлены тем, что источник S-гранитов прошёл стадию выветривания и осадочной дифференциации. К M типу относятся гранитоиды, являющиеся конечным дифференциатом толеит-базальтовой магмы или продуктом плавления метатолеитового источника. Они широко известны под названием океанических плагиогранитов и характерны для современных зон СОХ и древних офиолитов. Понятие А-гранитов было введено Эби. Им показано, что они варьируют по составу от субщелочных кварцевых сиенитов до щелочных гранитов с щелочными темноцветами, резко обогащены некогерентными элементами, особенно HFSE. По условиям образования могут быть разделены на две группы. Первая, характерная для океанических островов и континентальных рифтов, представляет собой продукт дифференциации щелочно-базальтовой магмы. Вторая, включает внутриплитные плутоны, не связанные непосредственно с рифтогенезом, а приуроченные к горячим точкам. Происхождение этой группы связывают с плавлением нижних частей континентальной коры под влиянием дополнительного источника тепла. Экспериментально показано, что при плавлении тоналитовых гнейсов при Р=10 кбар образуется обогащенный фтором расплав по петрогенным компонентам сходный с А-гранитами и гранулитовый (пироксенсодержащий) рестит.
Гравий
Применение
Массивность и плотность гранита, его широкие фактурные возможности (свойство принимать зеркальную полировку, при которой на свету проявляется радужная игра вкраплений слюды; скульптурная выразительность неполированного шершавого камня, поглощающего свет) делают гранит одним из основных материалов монументальной скульптуры. Гранит также используют для изготовления обелисков, колонн и в качестве облицовки различных поверхностей.
Древнейший материал, неизменный спутник человека, элегантный и солидный, выразительный и разнообразный, массивный и вечный, — те качества, которыми обладает гранит — лучший материал для создания среды обитания человека. Ваш интерьер может стать холодным или уютно-теплым, вызывающе-роскошным или скромным, светлым или темным.
Происхождение и классификация горных пород
Природа создала его настолько неповторимым и разнообразным, что каждое изделие, фрагмент, облицованная поверхность уникальны. Главным достоинством, присущим граниту, является его природная твердость. Отличный материал для наружной отделки фасадов, ступеней и полов. Широкая цветовая гамма открывает дизайнерам неограниченные возможности. У большинства пород низкие стираемость и водопоглощение. При современных условиях обработки гранит режут и шлифуют с помощью алмаза. Кроме того, можно достичь его зеркальной полировки. Это камень, используемый в строительстве, который наиболее других противостоит ненастьям, обладает очень высоким сопротивлением сжатию (от 800 до 2.200 кг/кв.см).
Применяется для облицовки колонн, балконов, лестниц, монументов, мебели и т.п Гранитные породы — в обычной речи, в техническом и коммерческом понимании, это название определяет магматические породы — как интрузивные, так и эффузивные, обладающие твердостью и обрабатываемостью, сравнимыми с гранитом. Их сопротивление раздавливанию и давлению в большинстве случаев так же очень высоко. Еще гнейсы, образованные породами вулканического происхождения, которые обладают одинаковым или немного отличным с гранитами минералогическим составом, определяются как гранитные породы. Т.е., гранитные породы, используемые как строительные материалы, включают, кроме научно определенных гранитов, сиенит, диорит, габбро, порфир, липарит, трахит, андезит, базальт, диабаз, фельдшпатоид, гнейс, серицио, сланцевый кварцит, змеевик и другие разновидности и подвиды выше упомянутых структур. Многие из перечисленных пород, от трахитов и далее, обладают коммерческими названями, определенными их использованием или производителем. Никто не продал бы как гранит ни трахит, ни гнейс, ни серицио, ни сланцевый кварцит, ни змеевик, также и из-за их характерного внешнего вида, который зачастую невозможно ни с чем перепутать.
Горная порода определяет здесь только характеристики твердости и обрабатываемости, очень отличные от подобных характеристик мрамора. Неясность и двусмысленность между коммерческим, техническим и научным названиями может возникнуть, наоборот, между гранитами, сиенитами, диоритами, порфирами из-за их внешнего вида, который может быть очень схожим для неспециалиста и с достаточной легкостью приводит к обману, как из-за старых названий, так и из-за множества расслоений в различных типах породы одного и того же семейства, или же по вине других причин.
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ НЕПОСТОЯННОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
Цвет : черный, а при наличии тонкой примеси гематита красновато-коричневый. Встречаются обсидианы пятнистой и полосчатой окраски, обусловленной струями стекла разного цвета.
Структура : стекловатая, со стеклянным блеском и хорошо выраженным раковистым изломом.
воды в обсидианах не превышает 1 %. При большем количестве воды (до 5 — 10 %) обсидианы переходят в перлиты (пехштейны), которые отличаются более светлой серой окраской и перламутровым или жирным смоляным блеском. При нагревании до 1000. 1200 °С риолитовые перлиты вспучиваются, многократно увеличивая объем вследствие выделения вод.
Пемзы — чрезвычайно пористые, шершавые на ощупь породы.
Цвет : белый, серый, желтый, светло-коричневый, иногда черный.
По внешнему облику представляют собой вспенившуюся, крупнопузырчатую или длинноволокнистую массу. Состоят из вулканического стекла. Породы очень легкие, удельный вес меньше единицы. Образуются при быстром затвердевании бурно вскипающей, обогащенной флюидами лавы различного, чаще кислого состава. По петрографическим и физико-механическим показателям в Армении различают пемзы анийского типа и литоидные (пористые перлиты). Кусковая пемза анийского типа характеризуется высокой пористостью (76—79%), низкой объемной массой (497—568 кг/м 3 ) и низкой прочностью (16— 33 кгс/см 2 ). Пористость кусковой литоидной пемзы 37—40%, плотность 1310—1470 кг/м 3 и прочность 189—202 кгс/см 2. Применяются пемзы в качестве заполнителя легких бетонов, тепло-, звукоизоляционного и шлифовального материала.
Общая классификация горных пород
Горные породы — это устойчивые ассоциации минералов. Они возникают в условиях разных геологических процессов и образуют самостоятельные геологические тела. Горные породы составляют оболочку Земли – земную кору. Они встречаются повсеместно и в огромных количествах. Сфера их применения невероятно широка. Материалы, полученные при разработке горных пород, окружают нас повсюду. Поэтому можно без преувеличений сказать, что это универсальный материал.
Горные породы содержат в своем составе минералы – однородные или неоднородные, которые имеют твердые или рыхлые соединения. Минеральный и химический состав – два основных критерия для дальнейшего деления пород на виды. При этом разнообразие минералов, слагающих горные породы, не так велико (порядка 50 минералов). Химический же состав гораздо более богат: горные породы содержат практически все известные человеку химические элементы.
Итак, дав общее определение, мы можем приступать к детальной характеристике горных пород. По происхождению принято выделять три основные группы – осадочные, магматические и метаморфические породы. Ниже представлена таблица, отражающая эти группы.
Классификация горных пород по происхождению
Теперь мы подробно рассмотрим осадочные, магматические и метаморфические породы, их свойства и разновидности, а также варианты использования.
Горные породы под воздействием различных экзогенных1 процессов имеют свойство деформироваться. Происходит разрушение породы, перенос ее обломков или, а также отложение и накопление растворенных солей, продуктов жизнедеятельности и хемогенных2 осадков на дне морских бассейнов. В результате этих процессов образуются осадочные породы. Ими покрыто ¾ поверхности всех материков. Классификация осадочных горных пород достаточно трудна, поскольку многие из них образовались в результате целого ряда химических, механических и органических процессов. Соответственно, отнести такие породы к какой-либо отдельной группе невозможно. Сегодня наиболее распространено разделение осадочных горных пород на обломочные, органогенные и хемогенные.
Обломочные породы представлены обломками различных горных пород и минералов. Сюда относится щебень и гравий плотных горных пород, а также дресва и различные пески и глины, а также целый ряд других пород. Часто в обломочных горных породах содержатся остатки живых организмов (например, раковины) и другие следы жизнедеятельности, сохранившиеся с древних времен.
Если говорить о внешнем строении обломочных пород, можно разделить их на две группы – сцементированные и несцементированные. Первые содержат связующее вещество (глинистые минералы, карбонаты, оксиды кремния, оксиды железа, а также и другие элементы). Вторые залегают в рыхлом виде.
Сцементированные породы, в свою очередь, делятся на несколько подгрупп. Критерием деления является вяжущее вещество и способ заполнения породы:
1) базальный – вяжущее вещество содержится в малом количестве; зерна породы плавают в цементе;
2) поровый – вяжущее вещество заполняет поры, соединяя между собой обломки породы;
3) пленочный – вяжущее вещество в небольшом количестве обволакивает зерна, оставляя поры;
4) контактный – вяжущее вещество в небольшом количестве содержится на местах контакта зерен;
5) смешанный – представлен разными типами вяжущего вещества.
Стоит отметить, что состав цемента достаточно разнообразен. Обычно это глинистый, известковый, или известково–глинистый цемент. Реже – кремнистый, железистый, гипсовый, ангидритовый, баритовый, пиритовый и другие.
Продолжая данную классификацию, следует учесть и размер обломков. Так, несцементированные породы делятся на:
Сцементированные породы разделяются следующим образом:
1) брекчия и конгломерат (величиной более 10 мм)
2) микробрекчия и гравелит (от 1 до 10 мм)
Из обломочных пород наиболее востребованы в строительстве песчаники (глинистые, мергелистые, известковые, кремнистые, битумные и другие). Их используют для возведения стен производственных и хозяйственных помещений, фундаментов, набережных, а также для устройства ступеней и тротуаров. Некоторые особенно стойкие песчаники могут применяться для облицовки зданий и различных сооружений. Помимо этого, песчаники также используют в виде щебня и бута. В таком случае они выступают в качестве крупного заполнителя для приготовления бетона.
В то время как обломочные горные породы могут содержать остатки живых организмов, органогенные породы полностью образованы этими организмами. В данную группу входят карбонатные, кремнистые, фосфатные породы, угли, горючие сланцы, нефть и твёрдые битумы. Писчий мел, используемый в школах, вузах и других подобных учреждениях – это не что иное, как кальцитовые остатки морских планктонных водорослей. Известняки, угли, кремнистые породы образованы также органогенным путем.
Карбонатные породы, в частности известняки, состоят из останков раковин, кораллов, мшанок, моллюсков, водорослей и других организмов. Барьерные рифы – это представители карбонатных пород.
Кремнистые породы. диатомит, спонголит, радиолярит и некоторые другие. Состоят из спикул кремнёвых губок, радиолярий и скелетов водорослей.
Фосфатные породы менее распространены. Это ракушечники из фосфатных раковин, скопления костей ископаемых позвоночных, а также гуано3.
Угли и горючие сланцы сильно распространены, но масса их в земной коре невелика по сравнению карбонатными породами.
Основой для образования нефти и твёрдых битумов является фитопланктон.
Вообще, основой для образования органогенных пород могут являться различные организмы в разных состояниях. В соответствии с этим, выделяются несколько типов:
1) биогермы – это скопление остатков организмов в прижизненном состоянии;
2) танатоценозы и тафроценозы – скопление останков организмов, живших в этой местности или же перенесенных сюда по воде;
3) планктоногенные породы – возникшие из планктонных организмов.
Органогенные породы имеют широкое применение в строительстве. Известняки используются для облицовки стен, а также различных деталей (ступеней, подоконников, цоколей, карнизов). При этом используется известняк в виде плит. Плиты неправильной формы применяются для бутовой кладки. Известняк может быть использован для приготовления щебня. Такой щебень идет на производство портландцемента. Если известняк подвергнуть обжигу, получится известь, которую активно применяют садоводы. Пористые известняки и известняк-ракушечник используются для кладки стен и перегородок. Их удобно распиливать на камни определенных размеров. Мел, о котором уже было сказано ранее, наряду с известняком используется для приготовления извести. Кроме того, он является одним из основных компонентов в некоторых красках и замазках. Мел также используют в производстве цемента.
Хемогенные породы – это продукты химических реакций, в частности – осаждения из вод. Такие породы могут залегать как на поверхности Земли, так и в ее недрах. Различные соли и бокситы являются результатом хемогенных процессов.
Хемогенные породы образуются разными способами. Например, при постепенном концентрировании вод и растворов одновременно с воздействием солнечного испарения. Или в результате смешивания растворов нескольких солей с последующим понижением их температуры.
Хемогенные породы могут возникать как на поверхности Земли (в морских и континентальных водоемах), так и в ее недрах. От этого зависит их строение. Так, если порода образовалась на поверхности, она имеет протяженную пластовую форму. Породы, залегающие в недрах, имеют трещинно-жильное линзовидное строение.
Урок 12 Горные породы и минералы
К хемогенным породам относятся все минеральные соли, калийные соли, кремни, сода, фосфориты, бокситы, хемогенные известняки и целый ряд других образований, которые активно используются в промышленности и строительстве. Например, магнезит используется в производстве огнеупорных материалов. Кстати, Урал имеет самые богатые месторождения магнезита.
Доломит применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона. Кроме того, наряду с магнезитом, доломит используется для производства огнеупорных материалов.
Гипс используют для приготовления вяжущих веществ. Кроме того, он является добавкой при производстве портландцемента. Крупные месторождения гипса находятся, в том числе, и на Урале.
Аргиллит используется для получения вяжущих. Кроме того, его применяют для изготовления плит внутренней облицовки.
Известковые туфы применяются в элементах декоративных сооружений. Кроме того, это хорошее сырье для приготовления извести. Особо плотные туфы применяются для наружной облицовки зданий.
Бывает и так, что в формировании осадочных горных пород участвуют процессы разного типа, а также материалы разного происхождения. В таком случае образуются смешанные породы: глинистые пески, песчанистые глины, известковистые песчаники, песчанистые известняки и др. В силу специфики материалов, многие классификации вообще не объединяют такие материалы в отдельную группу. Но для полноты информации мы укажем и ее среди прочих.
Структуры осадочных пород
Структура осадочных пород характеризует их зернистость. Визуально можно выделить зернистые и однородные породы. В первом случае мы можем определить размеры зерен, размер преобладающей фракции, а также форму зерен и их соотношение. Впрочем, человеческий глаз воспринимает величины лишь до 0,1 мм. Соответственно, более тонкие фракции таким методом выделить невозможно. Поэтому принято говорить о преобладающем размере зерен. По данному признаку выделяются три группы:
Яснозернистые (зерна видны невооруженным глазом).
Скрытозернистые (воспринимаются глазом как сплошные и бесструктурные).
Незернистые (совершенно неразличимы без специальных приборов).
Другая классификация предлагает более точное разделение – на основе кластической структуры обломочных пород. Такая структура предполагает следующие разновидности:
среднеобломочные (зерна от 2,5 до 0,05 мм);
мелкообломочные (зерна размером менее 0,05 мм).
Форма зерен также является критерием структурного разделения пород. Различают следующие типы структур:
Гипидиоморфный: зернами являются кристаллы, образовавшиеся из раствора. Последовательность выделения кристаллов здесь выражена степенью идиоморфизма: ранние более идиоморфны, поздние приспосабливаются к промежуткам.
Гипидиобластовый: это вторичный тип, возникающий при метасоматозе или перераспределении вещества в твердой породе. Это промежуточная структура.
Гранобластовый (при листоватой или волокнистой форме кристаллов. лепuдобластовый и фuбробластовый): кристаллы породы неправильны. Они образуются при бластезе 4. Структура, опять же, вторична. Она свойственна всем метаморфическим породам (гнейсам, сланцам, амфиболитам и т.д.).
Механоконформный: следствие механического взаимодействия зерен под давлением вышележащих слоев. Так, более менее крепкие, но пластичные зерна могут «приспособиться» к более крепким, прилегая к ним промежутков. Прочные же зерна начинают вдавливаться в пластичные.
Неконформнозернистый. Основной признак – несоответствие контуров находящихся рядом зерен. Как следствие – образование пустот (пористость породы). Позже эти пустоты могут заполниться цементом. В отличие от механоконформного типа структуры, здесь зерна не приспособлены друг к другу.
В зависимости от формы и способа образования зерен принято выделять следующие типы неконформных структур:
Цельноскелетные биоморфные: раковинные и биогeрмные (коралловые, строматолитовые и т.д.). Такие структуры характерны захоронениям скелетов прикрепляющихся организмов.
Сфероaгрегатные: структурными элементами служат сферические тела. мелкие кристаллы и аморфные образования оолитовой, бобовой, конкреционной, желваковой, окатышевой и других форм. В основном это карбонатные, фосфатные, алюминиевые, железные и некоторые прочие породы.
Обломочные, или кластические: породы, имеющие такую структуру, состоят из обломков кристаллов, стекла, органических остатков. Контуры зерен ясно указывают на то, что это. обломки (например наличие поверхности дробления). Такой структурой обладают все обломочные породы, а также многие глинистые, фосфоритовые, карбонатные, и другие породы. Порядка 60% всех осадочных пород имеют обломочную структуру.
Текстуры осадочных пород
Основной критерий выделения текстур осадочных пород – слоистость (накопление осадка во время изменения материала в направлении, параллельном или перпендикулярном поверхности напластования). Слой (пласт) – это плоское геологическое тело, сложенное относительно однородной породой. Оно ограничено поверхностями напластования, расположенными сверху и снизу. Соответственно, слоистость характеризует перемещение в рамках поверхности наслоения.
- Градационная (образуется в условиях достаточной глубины залегания породы под водой; формирование текстуры происходит при массовой подаче разнозернистого осадочного материала в верхние слои воды. При осаживании этого материала более крупные и тяжелые частицы оказываются на дне первыми; они формируют базальный слой градационной серии пород. Более мелкие частицы оседают выше).
- Прослоевая (возникает в прослоях воды, отличных от основной водной массы. К таким прослоям относятся глинистые примазки или микрослоечки алеврита и песка в глине, а также микрослоечки планктонных форм).
- Переслаивательная (возникает при определенной толщине прослоя; происходит переход от текстуры породы к текстуре толщи. Меняется окраска слоев. Так, например, темно-серые глины в породе могут чередоваться со светлыми песками.
Наиболее распространенные осадочные горные породы
Гравелиты. Это осадочные породы в виде сцементированного гравия. Они слагаются обломками различных пород или минералов, размер обломков в которых составляет в среднем 1-10 мм. В качестве цемента. карбонатный, карбонатно-глинистый или песчано-глинистый материал.
Песчаные породы (псаммиты) образованы зернами размером 0,1-1,0 мм. В основном это пески (несцементированные скопления обломков) и песчаники (сцементированные обломки той же величины). В зависимости от размера обломков выделяются:
1) крупнозернистые (размером зерен от 0,5 до 1 мм);
2) среднезернистые (размером зерен от 0,25 до 0,5 мм);
3) мелкозернистые (размером зерен от 0,1 до 0,25 мм).
В породах количественно преобладает кварц. Помимо кварца, высоко полевых шпатов, слюды, халцедона, глауконита и глинистых минералов. В качестве цемента – глинистый материал и кальцит; реже – доломит, опал, оксиды железа. В кварцевые песчаные породы преобладает кварц, в полимиктовых песках и песчаниках наибольший процент составляют зерна кварца, полевых шпатов, слюды и других минералов.
Пылеватые породы (алевриты) содержат зерна размером 0,1. 0,01 мм. В рыхлом виде они называются алевритами, а в сцементированном виде – алевролитами. Минеральный состав обломочной части относительно схож с песчаными породами, но устойчивых минералов (кварца, мусковита, халцедона) в ней больше. Алевритам характерно частиц глинистых минералов, а также хлорита. В качестве цемента в алевролитах выступает кремнисто-глинистая, хлорит-глинистая масса, карбонаты и гидрооксиды железа.
Алевролит – сцементированная порода.
Цвет : неравномерный. Окраска зависит от цементирующего материала.
Текстура : тонкослоистая с горизонтальной или косой слоистостью.
Основной признак алевролитов – наличие шероховатости на изломе. Обломочные зерна достигают размеров 0,1. 0,01 мм.
Суглинки — рыхлые породы; в них частиц менее 0,01 мм достигает 30—40%; глинистых частиц – 10—30%. Кроме того, в суглинках содержится большое количество песчаных и пылеватых фракций. Суглинки, которые по составу приближаются к лёссу, называются лёссовидными.
Суглинки активно применяются в цементном производстве как глинистые породы. Кроме того, они используются в производстве строительного кирпича.
Глинистые породы составлены по большей части мельчайшими частицами различных глинистых минералов. В меньшей степени содержатся зерна хлоритов, оксидов, гидроксидов алюминия и других продуктов химического разложения горных пород. Глинистые породы есть результат химического процесса накопления глинистых минералов. При этом одновременно происходит перенос мельчайших частиц.
Глины — это легко размокающие породы. В сухом состоянии представляют собой либо землистый, рыхлый материал, либо плотные скопления с землистым или раковистым изломом и микропористой текстурой.
Цвет : разнообразный; зависит от минералов и примесей. Каолинитовые глины (каолины) белого или светло-серого оттенка, монтмориллонитовые (бентониты) светло-серого с желтым или зеленым оттенком, гидрослюдистые имеют спектр оттенков от белого до зеленого.
Аргиллиты – разновидность глин, которые были подвержены уплотнению в процессе диагенеза. На изломе порода землистая или раковистая.
Цвет : различный, чаще всего это породы серого или темно-серого оттенков.
Минеральный состав аргиллитов включает в себя гидрослюдистые породы. Возможны примеси кварца, полевых шпатов, слюд и другие.
Лесс — рыхлая однородная порода с м пылеватых фракций (0,01-0,05мм) 30-55% и глинистых фракций 5-37%.
Лессы обладают высокой пористостью (до 40-55%) и низкой пластичностью. Состав лессов однородный.
Мергели — это природная смесь карбоната (кальцита или доломита) с глинистым веществом. Может содержать примеси кварца. Образование мергелей происходит в морских бассейнах, лагунах, в озерах Состав мергелей разнообразен. Мергелем принято считать породу, с м карбонатного вещества 75—40% и глинистого вещества 25—60%. При перевесе одной из этих составляющих выделяют:
Мергели широко применяются в цементной промышленности.
Известняки – карбонатная мономинеральная порода, состоящая из кальцита.
Цвет : светлый, белый, светло-желтый, светло-серый (интенсивность окраски зависит от наличия органического вещества).
Структура биоморфная, биогенно-шламовая, детритовая, зернистая.
1) органогенные (образовались из скоплений раковин, скелетов кораллов, кальцитовых внутренних слепков);
2) хемогенные (имеют оолитовую структуру и пористую текстуру; образовались в условиях реакций осаждения);
3) обломочные (составлены обломками известняков и ракушек различной степени окатанности).
Мел. специфическая карбонатная порода; состоит из кальцита.
Цвет : белый, иногда пртсутствует сероватый или бурый оттенок.
Мел обладает низкой прочностью и высокой пористостью (40-50%), хорошо обрабатывается острыми предметами, пачкает руки. Мел вступает в интенсивную реакцию с соляной кислотой. Основную часть породы составляют органические остатки (остатки раковин, водорослей).
Доломиты внешне сходны с известняками. Но, в отличие от последних, образованы минералом доломитом.
Цвет : от светлого до серого, допускается кремовый и зеленовато-серый оттенок.
Текстура массивная, слабо выраженная слоистая.
Доломиты могут включать в свой состав гипс и ангидрит, окислы железа, стяжения кремня и халцедона. Химический состав доломита:
По физико-механическим характеристикам доломиты близки к известнякам. Их объемная масса составляет 2,18—2,62 г/см 3. а прочность на сжатие равна 570—1190 кгс/см 2.
Доломиты используются в строительстве и металлургии.
Опока представляет собой тонкопористую кремнистую породу. Состоит из мельчайших глобулярных частиц опала. Опока обладает достаточно большой твердостью и объемной массой (1 г/см 3 ).
1) Опоки нормальные: имеют серый и темно-серый оттенок, землистый и полураковистый излом средней плотности, содержат 35—65% аморфной кремнекислоты и 40—80% глинистых частиц.
2) Опоки окремнелые: имеют серую и темно-серую окраску с раковистым изломом. Содержат 60—75% аморфной кремнекислоты и 20—30% глины.
3) Опоки глинистые (или трепеловидные): окраска светлая, иногда желтоватого оттенка. По плотности встречаются как мягкие, так и плотные опоки. Содержат 30—50% аморфной кремнекислоты, а также 50—70% глинистых частиц. Кроме того, содержат:
Опоки используются как гидравлическая добавка в изготовлении цемента, а также как стеновой камень.
Трепелы состоят из мельчайших зернышек опала, которые скрепляются опаловым цементом.
Цвет: от белого и сероватого до желтовато-серого.
Бывает рыхлый, компактный, плотный и пористый трепел. В основном он состоит из опала и халцедона. Их в трепелах достигает 50-98 %.
Массивная, пористая, неясно-слоистая (в отдельно взятом образце)
Цвет : темный, включающий зеленоватые оттенки, со смоляным блеском на изломе. Подвергаясь выветриванию, дуниты покрываются коричнево-бурой корочкой.
Структура полнокристаллическая, мелко- и среднезернистая, равномернозернистая.
Цвет : темно-серый до черного. При выветривании окрашиваются в бурый.
Структура перидотитов полнокристаллическая, от мелко- до крупнозернистой, равномернозернистая, иногда порфировая.
Текстура плотная, массивная. Минералы, слагающие породу: магнезиальный оливин (40. 90 %) и пироксены (10 — 60 %). Иногда последние замещаются роговой обманкой.
ПОРОДЫ ОСНОВНОГО СОСТАВА
Габбро. Главные минералы – светлые плагиоклазы (35%) и темные пироксены (65%). Второстепенные минералы – оливин, роговая обманка, биотит, магнетит, титаномагнетит. При наличии в породе более 5% второстепенных минералов это указывается в названии породы (например, габбро оливиновое).
Структура : полнокристаллическая, средне- и крупнозернистая, обычно равномернозернистая.
Текстура плотная массивная или пятнистая (при неравномерном распределении цветных минералов).
Габбровые породы обладают высокими физико-механическими параметрами. Кроме того, они устойчивы к неблагоприятным климатическим условиям.
Благодаря своим декоративным качествам, габбро используется как облицовочный и строительный камень.
Горнблендиты. интрузивная порода.
Структура полнокристаллическая, гигантозернистая; состоит из черных удлинённых кристаллов роговой обманки.
Пироксениты. полнокристаллические, часто крупно- и гигантозернистые породы, в которых явно видны призматические кристаллы пироксена, обладающие совершенной спайностью и стеклянным блеском.
Цвет: в зависимости от состава – серый с желтым и зеленым оттенком или зеленовато-черный.
Главные породообразующие минералы – пироксены (60% породы), в состав которых иногда входит оливин (до 40%), а также плагиоклаз.
Базальты – излившийся аналог габбро.
Цвет : темно-серый, черный или зеленовато-черный.
Структура : стекловатая, скрытокристаллическая или порфировая. В породах порфировой структуры невооруженным глазом можно заметить мелкие вкрапления, составляющие не более 25% породы. Кроме того, допускается в породе зерен оливина зеленовато-желтого оттенка, а также светлого плагиоклаза и крупных (до нескольких сантиметров) черных кристаллов пироксена.
Можно выделить следующие типы структуры базальтов:
1) Мелкокристаллический: не содержит вулканического стекла или же содержит небольшое его количество;
2) Среднекристаллический: стекла не более 10%;
3) Крупнокристаллический: стекло отсутствует;
4) Неравномерно-зернистый: стекла в породе колеблется от 10% и может достигать 50%).
Текстура : плотная, массивная, пористая или миндалекаменная. Миндалины заполняются кварцем, халцедоном, кальцитом, хлоритом, а также другими вторичными минералами.
Объемная масса базальтов 1900—2800 кг/м 3.
Благодаря хорошим физико-механическим параметрам, базальты используются в строительстве как облицовочный, стеновой и бортовой камень. Кроме того, базальты применяются в каменном литье и для изготовления минеральной ваты, кислотоупорных изделий.
ПОРОДЫ КИСЛОГО СОСТАВА
Цвет : светло-серый, розовато-серый, красный.
Структура : полнокристаллическая от мелко- до крупнозернистой, равномерно- или неравномернозернистая, иногда порфировая.
Породообразующие минералы гранита можно определить визуально. Так, полевые шпаты имеют характерный стеклянный блеск на плоскостях спайности; кроме того, они имеют розовую, серую и белую окраску. Кварц в граните имеет вид бесцветных, дымчато-серых или черных зерен неправильной формы; кварц также обладает жирным блеском и раковистым изломом. Слюды имеют чешуйчато-листоватые кристаллы, обладающие ярким серебристым, темно-бурым или черным блеском.
Граниты – высококачественный и один из наиболее востребованных строительных материалов. Он обладает высокой прочностью (1900—3120 кгс/см 2 ), морозостойкостью, низким водопоглощением (0,15-0,30%), пористостью (0,2-4%). Несмотря на то, что при выветривании некоторые свойства гранита ухудшаются (увеличивается пористость, водопоглощение), в целом порода остается достаточно прочной. Истираемость гранита составляет 0,01—0,05 гс/см 2. Благодаря этому, гранит используется в производстве облицовочного камня, щебня и бута.
Риолиты – это излившийся аналог гранитов.
Цвет : белый, светло-серый, допустим желтоватый или розоватый оттенок.
Структура порфировая; среди основной массы различимы мелкие вкрапления полевых шпатов или кварца. Темные минералы являются второстепенными. Часто встречается биотит в виде черных блестящих листочков. Более редки игольчатые кристаллы бурой или черной роговой обманки.
Текстура : плотная массивная, пористая, часто флюидальная.
Минеральный состав риолитов аналогичен гранитному. Применяются риолиты в качестве строительного камня. Декоративные разновидности используются как поделочный и облицовочный камень. При нагревании некоторые риолиты имеют свойство вспучиваться. Так получают заполнители легких бетонов (например вспученный перлит).
Сиениты. интрузивные породы умеренно-щелочного ряда.
Цвет : светло-серый, розовый, красный различных оттенков.
Структура полнокристаллическая от средне- до крупнозернистой. Чаще структура равномернозернистая, но встречается и порфировая (из-за присутствия крупных кристаллов калиево-натриевого полевого шпата).
Текстура сиенитов плотная массивная; иногда встречаются разновидности с субпараллельным расположением таблитчатых кристаллов, образующих породу.
Трахиты – излившийся аналог сиенитов.
Цвет : светло-белый, серый, желтоватый, розоватый или красный.
Структура : ясно выраженная порфировая, реже скрытокристаллическая или мелкозернистая. Породы обладают шероховатой поверхностью на изломе; это вызвано обилием мельчайших кристаллов полевого шпата в породе.
Текстура мелкопористая. В порах различимы кристаллы вторичных минералов.
Минералогический состав трахитов аналогичен сиенитам. Крупные вкрапления – зерна калиево-натриевых полевых шпатов; более мелкие. плагиоклазы. Вкрапления темноцветных минералов (роговая обманка, биотит, пироксены) очень редки.
Нефелиновые сиениты. интрузивные щелочные полнокристаллические породы.
Цвет меняется от светло-серого, розоватого до темно-серого с зеленым оттенком.
Структура крупнозернистая, реже гигантозернистая.
Текстура обычно плотная массивная; в некоторых породах таблитчатые кристаллы полевого шпата имеют плоскостную ориентировку.
ПОРОДЫ СРЕДНЕГО СОСТАВА
Цвет : серый, темно-серый или зеленовато-серый.
Структура: полнокристаллическая, мелко-, средне- или крупнозернистая.
Светлый плагиоклаз является породообразующим минералом в диоритах. Его в породе достигает 60-80%. Он же определяет и окраску породы. Кроме плагиоклаза диориты содержат различные минералы:
Диориты используются как строительный и облицовочный камень. Он почти не поддается полировке, поэтому имеет рельефную фактуру. Благодаря своим износостойким качествам, диориты используют для изготовления различных поверхностей (ступеней, полов).
Андезиты – излившийся аналог диоритов.
Цвет : буровато-зеленый, серый, темно-серый.
Текстура: плотная массивная или пористая. Основная масса скрытокристаллическая или мелкозернистая; на ней заметны крупные вкрапления плагиоклазов, а также роговой обманки и пироксенов. Реже встречается биотит.
ВУЛКАНОГЕННЫЕ ОБЛОМОЧНЫЕ (ПИРОКЛАСТИЧЕСКИЕ) ПОРОДЫ
В ходе извержения большинства континентальных вулканов помимо излияния лав в атмосферу выбрасывается огромное количество обломков. Взрывные газовые выбросы захватывают, разбрызгивают и распыляют жидкую лаву, разрушают материал вулканических построек. Раскаленные сгустки твердеющей лавы различной величины и формы остывают во время полета и вместе с обломками пород падают на землю, образуя огромные массы рыхлых твердых продуктов извержения —тефры или пирокластического материала. Обычно значительная часть рыхлого пирокластического материала размывается и уничтожается поверхностными водами. Сохранившаяся часть со временем уплотняется, гидрохимически цементируется и превращается в крепкие породы — вулканические туфы. Они сложены из отдельных обломков вулканического материала, промежутки между которыми (цемент) чаще всего заполнены тонким вулканическим пеплом, реже глинистым или кремнистым осадочным веществом.
Наибольшее практическое значение в качестве стенового и декоративного камня имеют пористые вулканические туфы, среди которых выделяют пять типов: анийский, артикский, ереванский, бюраканский и фельзитовый. По химическому составу туфы Армении являются производными дацитовой и дацит-андезитовой лавы. Физико-механические свойства туфов характеризуются следующими показателями: объемная масса 1206—2431 кг/м 3. пористость 9,6—56,6%, предел прочности при сжатии 43—1015 кгс/см 2. Пористые вулканические туфы благодаря низкой объемной массе, незначительной теплопроводности и легкой обрабатываемости находят широкое применение в качестве пильного стенового камня. Наиболее декоративные разности используются в качестве облицовочного камня.
Группа пород по содержанию, % SiO2; Na2OK2O
Вкрапленники оливина и пироксена среди полустекловатой зеленовато-черной массы
50-70% пироксена, иногда амфибола, 30-50% плагиоклаза
Иногда различаются мелкие пластинки и иголочки плагиоклаза и пироксена среди стекловатой темно-серой массы
Средние (52-64; 4-6)
50-70% плагиоклаза, 30-50% роговой оболочки (реже пироксена)
Вкрапленники плагиоклаза и амфибола среди полустекловатой серой и темно-серой массы
Кислые (65-75; 6-8)
25-30%кварца, 50-60% калиево-натрового полевого шпата, 10-15% плагиоклаза, 5-15% слюды (реже амфибола)
Вкрапленники кварца и полевого шпата среди полустекловатой желтой, розовой или бурой массы
Щелочные (52,62-65,8-20)
70-80% полевого шпата (в основном калиево-натрового), 20-30% амфибола (реже биотина) и 20-30% пироксена
50-60% полевых шпатов 30-40% нефелина, 10-20% амфибола и пироксена
Вкрапленники ортоклаза среди полустекловатой бурой массы
Вкрапленники нефелина, полевого шпата, эгирина среди буровато-темно-серой полустекловатой массы
Метаморфические горные породы
Горные породы после формирования могут претерпевать различные изменения под воздействием тепла, давления (нагрузки) вышележащих толщ, растворов и газов. Такие изменения породы называют метаморфизмом. Преобразованию могут подвергаться любые горные породы: осадочные, магматические и ранее образовавшиеся метаморфические. Изменению подвергаются минеральный состава, структура и текстура пород. Изменение минерального состава при метаморфизме может протекать изохимически5 метасоматически6. Особенность метаморфических процессов заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния системы, без существенного расплавления пород. Лишь при определенных физико-химических условиях метаморфизм сопровождается частичной или полной кристаллизацией исходных пород. Процессы подобного характера объединяются под названием ультраметаморфизма.
В зависимости от интенсивности метаморфических процессов наблюдается постепенный переход от слабо измененных, сохраняющих состав и структуру исходных разностей, до глубоко преобразованных пород, первичная природа которых практически утрачена. Метаморфические отложения широко распространены в земной коре.
Существуют разные типы метаморфизма. Ниже приведены основные из них.
1) Метаморфизм погружения – это результат взаимодействия горных пород с растворами. Как следствие – увеличение давления среды и циркуляция водных растворов.
2) Метаморфизм нагревания – процессы, сопровождающиеся повышением температуры.
3) Метаморфизм гидратации – процесс, схожий с погружением. Однако в данном случае не повышается давление.
4) Дислокационный метаморфизм – перемещение горных пород вследствие движения земной коры.
5) Импактный метаморфизм – явления, связанные с падением иноземных тел (метеоритов), а также крупных взрывов внутри земной коры.
Метаморфические горные породы, как правило, залегают в тех же формах, в которых находились предшествующие им осадочные и магматические породы. Если прежняя порода залегала пластами, то и образовавшаяся позже метаморфическая порода будет иметь ту же форму. Этим часто пользуются для того, чтобы определить происхождение метаморфических горных пород. Так, в некоторых классификациях приставка «пара-» указывает на осадочное происхождение (парагнейс), а «орто-». на магматическое (ортосланец).
Химический состав также зависит от исходного материала. Но это не значит, что он абсолютно схож: ведь под воздействием метаморфических процессов (например, погружения в различные растворы) могут произойти изменения и на химическом уровне.
Минеральный состав достаточно разнообразен. Основными минералами являются кварц, полевой шпат, слюда, пироксены и амфиболы. Метаморфические породы могут состоять как из одного минерала, так и из различных сложных силикатов.
Наиболее распространенными метаморфическими породами являются сланцы и гнейсы, а также мраморы, кварциты, роговики, катаклазиты и милониты.
Основная классификация метаморфических пород предполагает разделение их по структуре и текстуре.
Структуры метаморфических пород
Поскольку ни в одной метаморфической породе не сохраняется вулканическое стекло, все они имеют полнокристаллическую структуру. Такая структура метаморфических пород сходна со структурой, получающейся при раскристаллизации стекол в твердом состоянии. Это кристаллобластовая структура; она характерна всем метаморфическим породам.
Внешний вид доминирующих минералов метаморфической породы имеет большое значение для определения ее структуры. Так, порода может иметь изометрический, пластинчатый или игольчатый вид и – соответственно. гранобластовую, лепидобластовую и нематобластовую структуру.
Существует еще один тип структур — катакластический. Деструктурированные породы впоследствии легче совершают перекристаллизацию, отчего возникают типичные метаморфические породы.
Текстуры метаморфических пород
По текстуре различают две основные группы:
1) сланцеватые породы (гнейсы, слюдяные сланцы, филлиты, хлоритовые, тальковые, роговообманковые сланцы и др.);
2) массивные породы (серпентинит (змеевик), грейзены, скарн, роговики, мраморы, кварциты).
Впрочем, есть и более детальные классификации. Например, следующая.
1) Сланцевые: минералы имеют листоватую, чешуйчатую или пластинчатую форму. Это объясняется высоким давлением, при котором они кристаллизировались. Такие породы легко распадаются на тонкие пластинки.
2) Полосчатые: образованы из осадочных пород. Различные по минеральному составу полосы чередуются между собой, составляя своеобразную текстуру.
3) Пятнистые — порода содержит пятна, различные по цвету, составу, устойчивости к выветриванию.
4) Массивные — однородный слой без выделяющихся породообразующих минералов.
5) Плойчатые — образованы под воздействием давления, собирающего породу в мелкие складки.
Помимо текстуры существует и структурное разделение. Впрочем, оно достаточно условно, и определенной классификации не существует.
По форме кристаллов различаются следующие группы:
1) гранобластовая (кристаллы изометрической структуры);
2) лепидобластовая (кристаллы листоватой или чешуйчатой структуры);
3) нематобластовая (кристаллы игольчатой или длиннопризматической структуры);
4) фибробластовая (кристаллы волокнистой структуры).
5) Миндалекаменная (в сланцеватой массе породы содержатся округлые или овальныеэлементы).
6) Катакластическая (минералы частично деформированы. Часто попадаются раздробленные элементы).
По размерам зерен имеется следующее разделение:
1) гомеобластовая (зёрна одинакового размера);
2) гетеробластовая (зёрна разных размеров);
3) порфиробластовая (неравномерная зернистость из-за наличия крупных кристаллов — порфиробластов — среди основной тонкозернистой массы);
4) пойкилобластовая (мелкие вростки различных минералов в основной ткани породы);
ситовидная (мелкие вростки одного минерала в крупных кристаллах другого минерала).
Наиболее распространенные метаморфические горные породы
Мрамор. карбонатная порода, образующаяся при метаморфизме известняков и доломитов и сложенная преимущественно кальцитом.
Цвет чистых мраморов белый; различные осадочные минеральные примеси окрашивают их в розовые (гематит), желтые (лимонит), серые (органическое вещество), зелёные (хлорит, эпидот) оттенки.
Объемная масса мрамора 2,70—2,81 г/см 3. прочность 780—2780 кгс/см 2. пористость от долей процента до 1,66%. Декоративные свойства мрамора определяются его цветом и рисунком. В северных широтах мрамор применяются главным образом для внутренних облицовок, т. к. он (особенно цветной) не обладает высокой погодоустойчивостью. Отходы, получаемые при разработке и обработке мрамора, используются для производства мраморной крошки.
Кварцит. горная порода, состоящая существенно из кварца, образуется при метаморфизме кварцевых песчаников и некоторых кислых магматических пород (кварцевых порфиров).
Цвет чистых кварцитов белый, в зависимости от примесей с розовым, чёрным, желтым, зелёным оттенками.
Так как кварц слабо реагирует на изменение термодинамических условий, фациальный7 уровень того или иного кварцита, если нет других минеральных примесей, определить очень трудно; кварциты низких и высоких ступеней метаморфизма очень похожи. Кварцит высокоустойчив к атмосферным воздействиям и является наиболее долговечным облицовочным камнем: прочность кварцита 3000 и даже 5000 кгс/см 2. объем, масса 2,6—2,7 т/м 3. Некоторые кварциты отличаются высокой декоративностью, но из-за высокой твердости применение их в архитектуре ограничено. Недекоративный кварцит используется как сырье для производства кислого огнеупорного кирпича (динаса) и как флюс в металлургическом производстве.
Кварцево-серицитовый сланец является продуктом зеленосланцевой фации прогрессивного регионального метаморфизма и образуется либо по аргиллитам (глинистым сланцам), либо по аркозовым песчаникам, или кислым магматическим породам.
Цвет породы светло-серый, иногда с зеленоватым оттенком (за счёт хлорита и эпидота).
Основными минералами являются кварц, серицит, альбит (полевой шпат). В зависимости от исходного состава пород могут присутствовать хлорит, эпидот или карбонаты. Размер зёрен невелик (до 0,5мм), поэтому отдельные минералы выделяются с трудом. К разновидностям кварцево-серицитовых сланцев относятся филлиты, сланцы аспидн
Кристаллические сланцы – общее название обширной группы метаморфических пород, образующихся при региональном метаморфизме.
Структура порфиробластовая, лепидогранобластовая, гранолепидобластовая.
Исходными породами кристаллических сланцев могут быть осадочные (аргиллиты и песчаники) и кислые магматические породы. Основными минералами этих сланцев являются биотит, мусковит, кварц, полевые шпаты. Преобладают слюды (биотит и мусковит), поэтому для сланцев характерна грубая рассланцованность. Помимо этих минералов в кристаллических сланцах, как правило, присутствуют порфиробласты граната, кианита, ставролита и других минералов.
Гнейс — метаморфическая порода с отчетливо выраженной параллельной текстурой. В минеральный состав гнейсов входят полевой шпат, кварц, биотит, мусковит и др. Различают гнейсы, возникшие в результате метаморфизма осадочных пород (парагнейсы) и магматических пород (ортогнейсы). Физико-механические показатели гнейсов сильно колеблются. Наиболее прочны гнейсо-граниты (до 2730 кгс/см 3 ). Гнейсы разрабатываются главным образом для получения щебня и бута. Некоторые разности гнейсо-гранитов используются для получения облицовочного камня
Название породы Исходная порода Структурно-текстурные признаки: состав, окраска Инженерно-геологические особенности. Применение. Змеевики Магматические и глинистые породы. Кристаллическая структура, сланцевая текстура. По преобладающему минералу различают: слюдистые, хлоритовые, графитовые и др. Окраска: черные, игольчатые зелено-желтые с шелковистым блеском в прослоях. Скальная порода, Rс = 50…80МПа. Устойчива к выветриванию. Водопроницаемы по трещинам. Применяются иногда как строительный камень. Кварцит Кремнистые песчаники Мелкокристаллическая, слитнокристаллическая структура, текстура массивная. В составе кварц и различные примеси. Окраска светлая, розовая, вишневая, красная и др. Скальная порода. Rc=l00. 250MПа. Высокая твердость, трудноистираемая. Очень стойкая к выветриванию. Водопроницаема по трещинам. Применяется как ценный строительный камень. Яшма Плотное скрытокристаллическое строение. Иногда имеет разноцветную полосчатую текстуру. В составе кварц, опал, примеси. Окраска разнообразная; красная, желтая, зеленая и др. Скальная по- рода, Rc=100. 150MПа. Высокая твердость. Трудноистираемая, но хрупкая. Водопроницаема по трещинам. Ценный облицовочный, поделочный камень. Глинистые сланцы Глинистые породы Структура глинистая, текстура сланцеватая. В составе каолинит, кварц, слюды и примеси. Окраска различная, часто темная, иногда розовая, зеленая, серая. Полускальная по- рода, Rс = 5 МПа. Анизотропна по прочности. В воде не размокает, иногда разрушается по сланцеватости при резких колебаниях температуры и влажности. Часто применяется как кровельный мате- риал (шифер). Мрамор Известняки, доломиты Структура крупно-, средне-, мелкокристаллическая, текстура иногда мозаичная. Бурно вскипает с соляной кислотой. В составе кальцит, доломит, примеси. Окраска разнообразная: белая, красная, серая, пестрая. Скальная порода, Rc=40. 150МПа. Подвержена выщелачиванию водой, в особенности при наличии в ней углекислоты. Карстуются. Применяется для облицовки, изготовления памятников, иногда как щебень. Роговик Глинистые породы (аргиллиты, алевролиты) Мелкокристаллическая или скрытокристаллическая структура. Плотная текстура. Имеет раковистый излом. В составе кварц, который трудно различим в образце. Окраска светло-серая, часто темная. Скальная порода, Rc=5 МПа. Очень твердая. Стойкая к выветриванию. Применяется иногда как строи- тельный камень.
[1] Экзогенными называются геологические процессы на Земле, вызванные внешними источниками энергии и протекающие на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры. В рамках данной статьи основными экзогенными процессами можно считать: выветривание, эрозию под действием вод, а также солнечное излучение. Экзогенные процессы разрушают горные породы, а также изменяют их химический состав и минеральную структуру. В то же время, эти процессы являются неотъемлемой частью формирования рельефа Земли.
[2] Хемогенные – связанные с химическими реакциями.
[3] Гуано – разложившиеся скопления помёта морских птиц, содержащие фосфаты, а также продукт взаимодействия этих скоплений с подстилающими породами. Кроме того, гуано – это и пещерные фосфаты (экскременты летучих мышей). Гуано содержат много фосфорнокислых солей, мочево- и щавелевокислый аммоний. Гуано применяется в качестве азотного и фосфатного удобрения.
[4] Бластез – это рост кристаллов в твердой породе при раскристаллизации аморфногo вещества или перекристаллизации кремневых, карбонатных, глинистых и других пород.
[5] без изменения химического состава метаморфизуемой породы.
[6] со значительным изменением химического состава метаморфизуемой породы за счет приноса и выноса вещества.
[7] Фация— совокупность метаморфических горных пород различного состава, отвечающих определённым условиям образования по отношению к основным факторам метаморфизма (температуре, литостатическому давлению и парциальным давлениям летучих компонентов во флюидах), участвующих в метаморфических реакциях между минералами.
