Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Будівельне матеріалознавство. Т 1

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ГІРСЬКІ ПОРОДИ, ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В БУДІВНИЦТВІ

Гірські породи - щільні або пухкі агрегати різноманітних мінералів або уламків будь-яких порід. Вони мають відносно постійний мінеральний склад і специфічне внутрішню будову, яке визначається структурними і текстурними особливостями. Під структурою породи розуміють сукупність особливостей її будови, яка обумовлена ​​ступенем кристалічності, формою і розмірами зерен, а також співвідношенням складових частин мінеральних компонентів і цементу. Текстура же характеризується сукупністю ознак, що визначаються взаємним розташуванням і розподілом складових частин породи в займаному нею обсязі. Вона відображає особливості її зовнішнього вигляду: шаруватість, сланцеватость, пористість, масивність, забарвлення, декоративність (рис. 8.2). Породи можуть бути мономинеральной, т. Е. Складатися із зерен одного мінералу, і полімінеральних, коли відбулося зрощення двох або декількох мінералів, різних за хімічним складом і властивостями. Всі породи за походженням поділяються на три типи:

Текстури гірських порід

Мал. 8.2. Текстури гірських порід: а - полосчатая; б - неоднорідна; в - флюїдальниє; г - Сланцеватая

магматичні (первинні), утворення яких пов'язане з охолодженням магми (силікатного розплаву складного складу) в різних термодинамічних умовах земної кори, що визначаються сукупністю впливу високих температури і тиску, а також концентрацією мінеральних компонентів, що містяться в розплаві;

осадові (вторинні) породи, сформовані на поверхні землі в умовах низької температури і атмосферного тиску. Вони є результатом накопичення продуктів руйнування інших, раніше утворених порід, випадання різних хімічних утворень з водного середовища і накопичення продуктів життєдіяльності рослинних і тваринних організмів на суші і в воді;

метаморфічні (змінені) породи, що утворилися з осадових і магматичних порід шляхом повного або часткового їх перетворення під впливом високих температури і тиску, гарячих мінералізованих розчинів і розжарених газів, що циркулюють в земній корі, і ін. Нижче наводиться опис генетичних типів порід.

Магматичні породи утворилися в результаті застигання магми. Процес їх утворення полягає в поступовій кристалізації останньої з послідовним виділенням твердих мінеральних компонентів при її охолодженні до повного переходу в твердий стан. При цьому мають величезне значення величини тисків, температура і вміст в ній минерализаторов - парів води, вуглекислоти і ін.

Повнокристалічна структура глибинних порід (граніт)

Мал. 8.3. Повнокристалічна структура глибинних порід (граніт):

Or - ортоклаз; PL - плагіоклаз; q - кварц; Ь - біотит

Залежно від умов утворення магматичні породи розділяються на глибинні (інтрузивні), що вилилися (ефузивні) і полуглубінние (гіпабіссальних). Глибинні породи утворюються на великих глибинах в умовах високих температури і тиску, повільного і рівномірного охолодження магми. Воно завершується формуванням різновидів з повнокристалічна структурою, масивною текстурою і рівномірним розподілом мінеральних складових частин в масі породи, будь-які ділянки якої однакові за складом і структурі (рис. 8.3). Ізлівшіеся породи з'являються на поверхні землі в умовах низької температури і атмосферного тиску при швидкій віддачі теплоти і швидкому виділенні газоподібних речовин з лави з утворенням в ній численних пір, зберігаються і після затвердіння. Тому вони відрізняються неполнокрісталліческой структурою з великою кількістю аморфного скла, неоднорідною текстурою і чергуванням в її обсязі ділянок з неоднаковими складом і структурою (рис. 8.4). Полуглубінние породи утворюються на деякій глибині від поверхні землі при змінному режимі зниження температури, в результаті чого з магми вьшеляются різнорозмірні кристали одного і того ж мінералу: великі, що утворилися в першу, і дрібні, що з'явилися в другу фази кристалізації. Структури цих порід відрізняються разнозерністимі і називаються порфироподібна.

Неполнокрісталліческая (порфировая) структура излившихся порід (альбітовий порфір)

Мал. 8.4. Неполнокрісталліческая (порфировая) структура излившихся порід (альбітовий порфір):

А В - альбіт в скритозерністой основній масі породи

У складі магматичних порід істотне значення мають оксиди SiCh; АЬОз; FeO; MgO; CaO; Na20;

K2O; H2O і особливо перший, який є надійною характеристикою їх хімічного складу. Залежно від кількісного вмісту кремнезему все магматичні породи розділяються на ультракіслие - понад 75%; кислі - від 65 до 75%; середні - від 52 до 65%; основні - від 40 до 52% і ультраосновнис - менше 40% кремнезему. Зі зменшенням його змісту зростає щільність і темніє забарвлення магматичних порід, так як в їх складі збільшується кількість більш важких залізисто-магнезіальних силікатів. Найголовнішими мінералами магматичних порід є: кварц, польові шпати, плагіоклази, нефелин, слюди, авгит, рогова обманка і ін. Калієві польові шпати і кислі плагіоклази, кварц і слюди зустрічаються переважно в кислих породах; середні плагіоклази і рогова обманка - в середніх, а основні плагіоклази і авгит - в основних породах.

Форми залягання магматичних порід різноманітні. Глибинні породи залягають у вигляді батолітов - величезних (до 160 000 км 2 ) масивів неправильної форми; штоків - масивів изометричной форми, що відрізняються від батолітов меншими (до 100 км 2 ) розмірами; лакколитов - грибоподібних тіл, що з'єднуються підводять каналами з вогнищами магми, і жив - плітообразних тел, утворених впровадженням магми в тріщини порід. Типовими формами излившихся порід є потоки, покриви і купола (конуси). Потоки являють собою плоскі тіла, витягнуті в напрямку руху рідких лав. Покрови мають рівновеликі довжину і ширину і утворюються при масових трещинних излияниях лав на великих площах. Купола - конусоподібні маси излившихся порід, приурочених до місця поверхневого виливу. Охолодження магматичних масивів супроводжується значним скороченням їх обсягу з появою численних, закономірно розташованих тріщин, розбивають масив на окремі блоки різної величини і форми - окремо. Встановлення напрямку тріщин окремо має велике практичне значення при розробці магматичних порід: воно полегшує їх

видобуток, спрощує механічну оброблення порід і разом з тим ці тріщини в певної міри обмежують можливість використання їх тріщинуватих різновидів в будівельних цілях, так як вони стають прикрими дефектами виготовленої штучної продукції.

Глибинні породи мають високі показники міцності, середньої щільності, а також незначну пористість, з якою пов'язані вельми низьке водопоглинання, високі теплопровідність і морозостійкість. З цієї групи розглядаються граніти, сиеніти, діорити, габро, перідотіти і піроксеніти, розташовані в порядку зменшення в них кремнезему.

Граніти - широко поширені в природі кислі породи, що містять 65-75% S 1 O 2 . До їх складу входять калієвий польовий шпат (ортоклаз, мікроклін) або кислий плагіоклаз в кількості від 40 до 60%, кварц від 20 до 40% і темнокольорові мінерали (біотит, рогова обманка) від 5 до 20%, які повідомляють світло-сіру або червоне забарвлення цим породам. При великій кількості кварцу граніти набувають високі твердість і крихкість, а зі збільшенням вмісту роговий обманки стають більш в'язкими, проте легше вивітрюються, особливо при наявності тріщин. Присутність піриту, великої кількості слюди, відсутність рогової обманки і помутніння забарвлення польового шпату є небажаними; для них характерні зерниста структура і масивна текстура. Їх дрібнозернисті різновиди відрізняються більш високими щільністю і міцністю і менше схильні до процесів вивітрювання. Межа міцності при стисненні у них коливається від 100 до 250 МПа, при розтягуванні - від 2 до 7,5 МПа. Щільність гранітів становить 2,9 г / см 3 , а середня щільність 2500-2800 кг / м 3 . Вони є малопорістое породами (вміст пір від 0,5 до 1,5%); мають низьке водопоглинання (близько 0,5% за обсягом); відрізняються високими морозостійкістю і опірністю стиранню; порівняно легко піддаються механічній обробці (обробленні на вироби, шліфуванню і поліровці), хоча остання з підвищенням вмісту слюди утрудняється. Граніти недостатньо вогнестійкі: при нагріванні до 900 ° С і вище вони різко знижують міцність у зв'язку з поліморфними перетвореннями кварцу. Граніти знаходять найширше застосування в будівництві. Їх застосовують для виготовлення облицювальних плит цокольних поверхів будівель, сходових ступенів і підлог, бордюрних каменів, при будівництві мостів, гідротехнічних споруд, як щебеню для бетону, бутового каменю при влаштуванні фундаментів будівель і ін. Великі родовища гранітів відомі на Кольському півострові, в Карелії , на Україні, Кавказі, Уралі, Алтаї, в Прибайкалля і т. д.

Сиеніти - середні породи, що містять до 65% SiCh. На відміну від гранітів в них відсутній вільний кварц. Сиеніти містять до 50-70% кислих польового шпату (частіше ортоклаз) і близько 25% кольорових мінералів (рогова обманка і біотит). Через відсутність кварцу вони є більш м'якими і одночасно в'язкішими породами внаслідок значного вмісту роговий обманки. Сиеніти пофарбовані зазвичай в світлі сірі, рожеві або зеленуваті тони, мають середньозернисті структуру і масивну однорідну текстуру. Їх межа міцності при стисненні становить 150-180 МПа, а середня щільність - 2600-2800 кг / см 3 . У зв'язку з відсутністю кварцу вони обробляються і поліруються краще гранітів. Сиеніти зустрічаються рідше, що знижує їх значення як будівельного каменю.

Діорити є середніми (60-65% SiCh) породами, що складаються з середніх плагиоклазов (до 75%) і рогової обманки (25%), поряд з якою можуть бути присутніми авгит, біотит. Забарвлення діоритів темно-сіра, темно-зелена до чорної. Вони характеризуються повнокристалічна рівномірно-зернистою структурою і масивною текстурою, високою міцністю при стисканні (180-300 МПа), великими щільністю і середньою щільністю (до 2900 кг / м 3 ), підвищеною ударною в'язкістю і достатню стійкість до вивітрювання, хорошою поліруемостио. Ці властивості дозволяють використовувати діорити як матеріали, які протидіють різним вібраційним впливів (підпірні камені, фундаменти мостових споруд та ін.), А також застосовувати як цінний декоративний матеріал. Родовища цих порід порівняно рідкісні і відомі на Україні, Кавказі, Уралі, в Середній Азії і рідше в Криму.

Габро - основні породи, що містять від 40 до 52% SiCb- З них найбільш поширеними є масивні повнокристалічні породи сірого, темно-сірого і темно-зеленого кольору, складені приблизно рівними кількостями основного плагіоклазу і діаллага (різновиди авгита). Різновиди габро, що складаються майже з одного основного плагіоклазу лабрадора (більше 85%), називаються лабрадоритами. Вони мають сіре і чорне забарвлення з красивими переливами в синіх і зелених тонах за рахунок иризации (відображення світлових променів від внутрішніх площин спайності цього мінералу), завдяки чому є цінним декоративним і облицювальним матеріалом.

Габро - важкі породи з майже однаковими істинної щільністю і середньою щільністю близько 3100 кг / м 3 , міцність при стисненні 200-280 МПа, що відрізняються високою в'язкістю, яка ускладнює їх обробку. Родовища габро широко поширені в Карелії, на Кольському півострові, Україні та ін.

Перідотіти і піроксеніти -ультраосновние бсспо- левошпатовие повнокристалічні породи, що містять менше 40% SiC > 2 і подібні за своїми властивостями. Постійними мінеральними компонентами перідотітов є олівін (30-70%), авгит і гіперстен, а піроксеніти складаються майже цілком з останніх. Обидві породи часто містять домішки рудних мінералів, що підвищують їх середню щільність (3000-3400 кг / м 3 ). Відрізняються крупно-і среднезернистой структурою, і масивною текстурою. Висока твердість цих порід ускладнює розробку родовищ, а висока в'язкість ускладнює їх обробку, внаслідок чого вони застосовуються в якості матеріалів особливого призначення в спеціальних гідротехнічних та інших спорудах, для внутрішніх інтер'єрів громадських будівель, а також як виробний і художній матеріали.

Ізлівшіеся породи є аналогами глибинних за складом, але сильно відрізняються від них структурними особливостями і текстурою. Наявність неполнокрісталліческой і скловатою структур, а також немасивна, часто пористої текстури несприятливо відбивається на стійкості їх до вивітрювання і стабільності міцних показників. Однак серед них можна знайти чимало щільних і міцних різновидів, широко застосовуються в будівництві: кварцові порфіри і ліпарити, бескварцевие порфіри (ортофіри) і трахіти; порфірити і андезити; діабази і базальти, розташовані в наведеному порядку по тому ж ознакою зменшення кремнезему, що і в групі глибинних порід.

Кварцові порфіри і ліпарити -ізлівшіеся аналоги гранітів. Кварцові порфіри ставляться до древнім, а ліпарити - до нововулканіческім породам. Від гранітів вони відрізняються порфіровою структурою з наявністю в дрібнозернистої або скловатою масі породи вкрапленников - великих кристалів кислого польового шпату і рідше кварцу. Кольорові силікати спостерігаються у вигляді дрібних лусочок буттям або тонких голочок роговий обманки. Кварцові порфіри пофарбовані в червонувато-бурі тони і є щільними породами із середньою щільністю 2400-2600 кг / м 3 . Межа міцності при стисненні змінюється у них від 130 до 180 МПа в залежності від вмісту кварцу і вулканічного скла, значно підвищуючи при збільшенні першого і одночасному зниженні другого в масі породи. Від кількості, розмірів і ступеня руйнування вкрапленников залежить пористість порід, з якою пов'язані величина їх водопоглинання і морозостійкості. Ліпарити - легші і пористі в порівнянні з кварцовими порфірами породи білого, світло-сірого кольору, що містять невеликі вкраплення кислого ортоклаза і середнього плагіоклазу, а також підвищена кількість нераскрісталлізованного вулканічного скла. Обидві ці породи застосовують для виготовлення тесаного каменю, буту, щебеню та ін. Декоративний вид і здатність полироваться дозволяють застосовувати деякі різновиди ліпаритів нарівні з гранітами для оздоблювальних робіт. Родовища цих порід є на Кавказі (Вірменія), Уралі, в Середній Азії, а також в Казахстані.

Бескварцевие порфіри (ортофіри) і трахіти є відповідно древніми і молодими излившимися аналогами сиенитов. У ортофіров сильно змінений мінеральний склад в зв'язку з появою в ньому вторинних мінералів: каолініту, карбонатів, хлоритів і ін., Які ущільнюють породу, заповнюючи її порожнечі, і сприяють утворенню вторинної мікрозерниста структури. Бескварцевие порфіри пофарбовані в сірувато-зелений або червонувато-бурий кольори. Трахіти - пористі і сильно шорсткі породи білої, сірої, жовтуватого забарвлення з чітко висловленої порфіровою структурою. Співвідношення вкрапленников (кислий польовий шпат) і вулканічного скла в породі сильно варіюється: зустрічаються щільні зернисті різновиди із середньою щільністю від 2200 до 2600 кг / м 3 і разом з тим сільнопорістие, що нагадують пемзу. Висока пористість трахітами сприяє їх швидкому вивітрюванню. Вони менш міцні, швидко стираються і маломорозостойкіе. Межа міцності при стисненні обох порід невисокий і становить 60-70 МПа. Їх використовують для виготовлення буту, щебеню, колотої і тесаної шашки, а також як кислототривкі. Красиві різновиди ортофіров (алтайські) застосовують для оздоблювальних робіт. Ці породи добре подлаются обробці, але не поліруються і швидко стираються. Їх родовища відомі на Кавказі (Вірменія, П'ятигорськ), на Уралі, Алтаї, в Казахстані та ін.

Порфірити і андезити - плагіоклазовие излившиеся аналоги діоритів відповідно давньо-і нововулканіческого віку. Відрізняються пористої текстурою і порфіровою структурою з вкрапленниками плагиоклазов або рогової обманки, підвищеної виветрелой і наявністю вторинних силікатів - серициту, хлорита і ін. Заповнюючи пори порід, вони фарбують їх в сіруваті і зеленуваті тони, внаслідок чого порфірити називають зеленокаменного породами. Свіжі порфірити є щільними породами із середньою щільністю до 2500-3000 кг / м 3 і межею міцності при стисненні 160-250 МПа. Андезити - менш вивітрені сірі, жовтувато-сірі або бурі пористі породи, складені авгита або роговий обманкою і середнім плагиоклазом - андезин, які зустрічаються у вигляді вкрапленников в основній масі щільні або пористі дрібнозернистої породи. Порфірити і андезити досить щільні (2700-3100 кг / м 3 ) і міцні породи, з межею міцності при стисненні від 140 до 250 МПа. Широкий розкид її значень залежить від пористості. Високі показники міцності відносяться головним чином до щільним роговообманніковим і авгітсодержащім різновидам андезитів. Обидві породи використовують як дорожній камінь; пористі легкі різновиди андезитів йдуть на виготовлення стінового матеріалу, з щільних андезитів отримують кислотостійкі матеріали. Красиві різновиди порфіритів застосовують для оздоблювальних робіт. Порфірити поширені на Кавказі, Уралі, в Середній Азії, на Алтаї, Далекому Сході, а андезити - на Україні, Кавказі, у Східному Сибіру.

Діабази і базальти - излившиеся давньо-і нововулканіческіе аналоги габро, що відрізняються від нього своїми структурними і текстурними особливостями.

Діабази мають скритокрісталліческую структуру, характерну тим, що проміжки між переплетеними кристалами основного плагіоклазу (лабрадора) заповнені дрібнозернистої ав- гітови масою. Вони пофарбовані в зелені і зеленувато-сірі тони. У зв'язку з великим вмістом железисто-магнезіальних силікатів діабази відрізняються значною в'язкістю, високою межею міцності при стисненні (від 300 до 450 МПа) і середньою щільністю 2700-2900 кг / м 3 . Мають середні значення твердості і оброблюваності і добре поліруються.

Базальти є чорну щільну застиглу лаву, що знаходиться в ськритокрісталлічеського або аморфному стані з зернистим будовою і скловатою масою. Вона заповнює проміжки між зернами різних розмірів. Спостерігаються також порфірову різновиди цих порід. У базальтах часто зустрічаються різні включення (ксеноліти), що знижують їх якість як будівельних матеріалів. Вони є твердими і одночасно крихкими важко робочою породами, їх міцність варіюється в широких межах від 110 до 500 МПа і в зв'язку з великим вмістом скла може різко падати; щільність становить 3,1-3,3 г / см 3 , а середня щільність - 3000-3300 кг / м 3 . Найбільш цінними вважаються свіжі дрібнозернисті базальти, що не містять скла і олівіну. Базальти є хорошими кислототривкими і електроізоляційними матеріалами та високо цінуються як сировину для кам'яного лиття. Литий камінь БАЗАЛЬТІН використовують для отримання оздоблювальних виробів, труб, хімічної апаратури, що відрізняються кислотоупорностью, високою міцністю (до 800 МПа) і довговічністю. Діабази і базальти добувають в Карелії, на Україні, Кавказі, Уралі, в Забайкаллі, на Камчатці та ін.

Серед излившихся порід помітне місце займають вулканічні скла: майже безводний аморфний чорний або червоно-бурий обсидіан; дрібнопористий світло-сірий або коричневий перліт з вмістом до 3-4% води; зеленуватий або бурий смоляний камінь (пехштейн) крісталлітного будови з великою кількістю води. В останні десятиліття з вулканічних стекол отримують спучений перліт - легкий і пористий матеріал з хорошими звуке- і теплоізоляційними властивостями; застосовують у вигляді наповнювачів в легких бетонах, фільтруючих і ізоляційних матеріалах, як сировину для отримання високоякісних стекол. Найбільші їх родовища знаходяться в Вірменії.

Особливою різновидом вулканічних стекол є пемза, що утворилася при швидкому охолодженні середніх і кислих лав на поверхні води або вологого грунту, супроводжуваному бурхливим виділенням парів і газоподібних компонентів. Вона відрізняється високою пористістю (до 60-80%) і легкістю (середня щільність в межах 300-900 кг / м 3 ), малим межею міцності при стисненні (від 1,5 до 6 МПа) і теплопровідністю 0,12-0,20 Вт / (м К). Пемза негігроскопічна, характеризується достатньою морозо- і вогнестійкістю. Використовується як заповнювач в легких бетонах і гідравлічна добавка у виробництві цементу. Родовища її відомі на Північному Кавказі, в Вірменії, Середньої Азії і на Камчатці.

До вулканогенним породам відносять пухкі вулканічні попелу, піски і зцементовані - вулканічні туфи, туфові лави.

Вулканічні попелу - дрібні порошкоподібні маси частинок неправильної форми, викинуті під час вивержень і осіли на поверхні лавових потоків, а також навколо вулканічних конусів. Вони складаються з найдрібніших уламків вулканічного скла і кристалічних зерен деяких мінералів, особливо кварцу. Розміри частинок вулканічного попелу коливаються від 0,1 до 2 мм. У пеплах міститься понад 65% часток дрібніше 0,15 мм переважно кременистого складу. Пухкі маси, складені більш великими частками (до 5 мм), називаються вулканічними пісками. Вулканічні попелу є активними мінеральними добавками при виробництві цементів. Їх родовища поширені в Криму (Карадаг).

Вулканічні туфи утворюються шляхом цементації й ущільнення вулканічного попелу і іншого твердого матеріалу. Цементом служать вулканічний попіл, кремнезем, глина та продукти розкладання попелу. Вони різні за будовою і характеризуються непостійними хімічними та фізико-механічними властивостями. Найбільш цінними вважаються камневидное туфи ліпорітового складу з підвищеним вмістом розчинної кремнезему - траси, що вживаються в якості гідравлічних добавок до цементу. Пухкі землисті різновиди їх називають пуццоланой. Родовища вулканічних туфів відомі в Вірменії, Криму (Карадаг).

Туфові лави утворюються при швидкому вспіненні виливаються лав при різкому падінні тиску і одночасному примешивания до неї різноманітного вулканічного матеріалу. Кількісне співвідношення лави і твердого уламкового матеріалу в ній варіює в широких межах з утворенням численних різновидів, різних за складом, будовою, забарвленням і фізико-механічними властивостями. Як і вулканічні туфи, вони володіють великою пористістю і скловатою структурою. Представником цих порід може служити Артікський туф - декоративний облицювальний матеріал рожево-фіолетового кольору з середньою щільністю 750-1400 кг / м 3 і щільністю близько 2,6 г / см 3 , пористість від 45 до 70% і теплопровідністю 0,55-0 , 62 Вт / (м К).

Вулканічні туфи і лави відрізняються стійкістю до вивітрювання, малою теплопровідністю, хорошою морозостійкістю, легко обробляються, але не поліруються. Міцність їх становить 5-20 МПа, а більш щільних - до 50 МПа. Вживаються в якості стінового матеріалу, бутового каменю. Відходи від їх розробки використовують як заповнювач в легких бетонах. Родовище туфових лав знаходиться в Вірменії.

Осадові породи представляють особливий інтерес для будівельників, так як служать підставами і середовищем для різних споруд і повсюдно доступні в якості будівельних матеріалів. Вони мають вторинне походження, оскільки вихідним матеріалом для їх формування є продукти руйнування існуючих раніше порід. Процес утворення осадових порід протікає по схемі: фізичне і хімічне вивітрювання порід, механічний і хімічний перенесення, відкладення і накопичення продуктів їх руйнування і, нарешті, ущільнення і цементація пухкого осаду з перетворенням його в породу. Всі осадові породи мають однакові форми залягання у вигляді пластів, з якими пов'язані їхні характерні текстурні ознаки - шаруватість і пористість. Остання особливо важлива, так як має великий вплив на фізико-механічні властивості порід: міцність, середню щільність, водопоглинання, морозостійкість, механічну обробку і ін.

Осадові породи відрізняються різноманіттям структур (рис. 8.5) і текстур з широким варіюванням форми, розмірів частинок і їх співвідношення у різних представників. Для них характерна велика різноманітність мінеральних компонентів, більш простих за хімічним складом, і є переважно осадовими новоутвореннями, співпадаючими за складом з деякими магматичними мінералами. Серед породоутворюючих мінералів зустрічаються обложені з водних розчинів карбонати, сульфати, водний кремнезем; вторинні (глинисті) продукти

вивітрювання материнських порід - каолініт, монтморилоніт; слюдістие мінерали, гідроксиди А1 і Fe; реліктові мінерали, що збереглися без зміни, - магматичних кварц, польові шпати, а також уламки порід різного генезису і залишки організмів. Деякі представники осадових порід розчиняються у воді, наприклад, кам'яна сіль (галіт), гіпс, вапняки.

За умовами утворення осадові породи діляться на три групи: уламкові, хімічні та біогенні. Між ними існують перехідні різновиди змішаного генезису.

Структури осадових порід

Мал. 8.5. Структури осадових порід:

а - зерниста (піщаник); 6 - боліговая (вапняк хімічного освіти); в - черепашково (вапняк біогенний); в піщанику цемент кальцитовий (с)

Породи уламкового (механічного) походження є продуктами механічного руйнування будь-яких материнських порід і складені переважно уламками стійких до вивітрювання мінералів і порід. Вони поділяються за крупності уламків на грубообломочниє, среднеобломочние (піщані), мелкообломочние (пилуваті) і тонкообломочного (глинисті). Серед них тільки глинисті породи є продуктами хімічного розкладання материнських порід, інші ж породи складені уламками, які не зазнали суттєвого вивітрювання. Незалежно від розмірів частинок уламкові породи можуть бути пухкими або зцементованими.

До пухким грубоуламкові породам відносяться різновиди з окатанной і незграбною формою, що утворилися в результаті накопичення великих уламків. Серед них виділяють уламки розміром 1000-100 мм, звані валунами (окатанні) або брилами (незграбні); 100-10 мм - галькою (окатанні) або щебенем (незграбні); 10-1 мм - гравієм (окатанні) або дресвой (незграбні).

Валуни (валунний камінь) складаються з грубоокатанних уламків, оброблених і перенесених водою або льодовиком. По генезису валунний камінь може бути льодовиковим, річковим, морським, озерним. Більш дрібні його різновиди розміром 120-300 мм називають бруковим каменем. Великий валунний камінь, що надходить на будівництво, потребує попередньої переробки на штучний матеріал - шашку, бутовий камінь і ін.

Галька і гравій утворюються аналогічно, при перенесенні уламків на великі відстані річками, гірськими потоками, а також під дією морського прибою, набуваючи при цьому різну ступінь окатанности і сортування. Якість гравію обумовлюється його генезисом, мінеральним складом, вмістом глинистих і органічних домішок та ін. Кращою різновидом гравію вважається льодовиковий, який менш окатанного. Гравій застосовують в залізобетонних спорудах, дорожньому будівництві і як фільтруючий матеріал.

Брили, щебінь і дресва представляють собою скупчення незграбних уламків скельних порід, різнорідних по мінеральному складу. Ці відкладення особливо характерні для пустельних і полярних районів з інтенсивно протікають процесами фізичного вивітрювання. Вони досить широко поширені в середній і північній смузі європейської частини нашої країни.

Піщані (среднеобломочние) породи являють собою пухку суміш зерен з розмірами від 1 до 0,1 мм. Їх прийнято розділяти по крупності зерен на грубозернисті з діаметром частинок від 1 до 0,5 мм; середньозернисті - 0,3-0,5 мм; дрібнозернисті - від 0,25 до 0,1 мм. Піски складаються переважно з кварцу, найбільш стійкого до хімічного вивітрювання мінералу. Чисті кварцові піски світлого забарвлення є мономинеральной породами. Змішані (поліміктовие) піски складаються із суміші мінералів, в яких крім кварцу перебувають польові шпати, слюди, амфіболи і ін. Серед них найбільшого поширення мають аркозові піски червоного або сірого кольору, переважно кислого полевошпатового складу, з невеликою домішкою кварцу і інших мінералів. Найбільшою чистотою і однорідністю зерен відрізняються морські і зольні відкладення; морські і річкові піски мають окатанную, а льодовикові - незграбну, найбільш сприятливу для будівельних цілей форму зерен. Шкідливоюдомішкою до пісків є глинисті і пилуваті фракції (0,05-0,005 мм). При оцінці якості піску як будівельного матеріалу враховують його мінеральний і гранулометричний склади, форму зерен, пористість, коефіцієнт фільтрації та ін. Щільність пісків складає 2,64 г / см 3 , а середня щільність - 1800 кг / м 3 . Вони служать головною сировиною для отримання кераміки, динасу, стекол, бетонів і розчинів, цегли; використовуються для дорожніх покриттів, в абразивному виробництві. Поширені повсюдно.

Пилуваті (мелкообломочние) породи складаються з частинок розміром від 0,1 до 0,01 мм і відрізняються від піщаних змістом більш дрібних частинок. Представником цих порід є лес - светлоокрашенная пориста (46-50%) порода, яка містить кварц, польові шпати, до 30% кальциту і до 50% глинистих мінералів. Щільність лессов становить 2,5-2,8 г / см 3 , а середня щільність - 1200-1800 кг / м 3 .

Вони відрізняються просадочностью, легко розмокають у воді. Використовуються в цементній промисловості як добавка в бетони, у виробництві цегли, черепиці та ін. Поширені в європейській частині нашої країни, на півдні України, в Середній Азії, південній Сибіру.

Глинисті (тонкообломочного) породи складаються більш ніж наполовину з найдрібніших (менш 0,01-0,001 мм) лускоподібних частинок глинистих мінералів, серед яких не менше 25% мають розміри менше 0,001 мм. Глини утворюються при вивітрюванні польовошпатових і деяких інших силікатних порід і складаються переважно з глинистих мінералів типу каолініту, монтморилоніту і гидрослюд з домішкою кварцу, слюди, вторинного кальциту, опала і ін. Більшість глин - полімінеральні, однак серед них є найбільш цінні мономінеральні: каолінітові і монтморилонітові різновиди. Головним фактором при застосуванні глин в будівництві і виробництві будівельних матеріалів є їх мінеральний склад.

Полімінеральні глини - сировина для виробництва цегельно-черепичних виробів, грубої кераміки, глинозему, вогнетривів і т. Д.

Каолінітові глини складені в основному каолинитом і порівняно вільні від домішок оксидів заліза. Вони являють собою білі тонкозернисті, жирні на дотик малопластичні породи, які є продуктами розкладання (гідролізу) алюмосиликатов диссоциированной водою, що містить вільні іони водню і розчинену СОГ. Процес каолінізаціі польового шпату схематично ппедставляется в наступному вигляді:

Каолінітові глини відносяться до континентальних відкладів і утворюються в умовах кислого середовища. Вони використовуються у виробництві фарфорофаянсових виробів, цементу, шамоту. Родовища каолінітові глин знаходяться на Уралі, Україні, в Сибіру та ін.

Монтморилонітові глини з'являються при розкладанні вулканічного попелу в лужному середовищі. Серед них виділяються сильно набухають у воді натрові глини з переважанням катіона Na над катіонами Са, Mg і К і неразбухающіе кальцієві - з переважанням Са над катіонами Na і Mg. До перших відносяться бентоніти і флоридин, породи білої, сірувато-білої, рожевої і іншого забарвлення, характерна особливість яких - сильне набухання при зволоженні зі збільшенням обсягу приблизно в 16 разів і більше і висока адсорбційна здатність. Більшість цих глин має різко вираженою пластичністю при замішуванні водою, зберігаючи при висиханні надану їм форму, а після випалу утворюють камневидное маси. Зі збільшенням в глинах механічних домішок пластичність їх швидко знижується. Монтморилонітові глини є чудовими адсорбентами, оскільки володіють високою поглинальною здатністю. Їх родовища є в Криму, Придніпров'я, Закарпатті, Середньої Азії, Грузії.

Зцементовані уламкові породи утворилися шляхом цементації пухких порід різноманітними хімічними речовинами. Найбільш міцним є кремнеземний цемент (вторинний кварц, опал, халцедон), менш міцні залізистий (лимонит), карбонатний (кальцит) цементи, малої цементуючою здатністю відрізняється глинистий цемент. Нижче наводиться опис головних представників цієї групи.

Брекчії - компактні породи, що складаються з кутастих уламків дресви або щебеню, зцементованих яким-небудь цементом. Петрографічний склад цих уламків відрізняється однорідністю. Незграбна форма уламків забезпечує хороше зчеплення їх з природними цементамі, тому брекчии, при деяких видах цементів, мають досить високу міцність і використовуються як оздоблювальні камені. Брекчії мають обмежене поширення.

Конгломерати - зцементовані природним цементом скупчення гальки, гравію, дрібних валунів і ін., Що відрізняються від брекчии строкатістю петрографічного складу, широким діапазоном міцності (від 5 до 160 МПа) і зміною середньої щільності в інтервалі 1500-2900 кг / м 3 . У порівнянні з брекчиями конгломерати відрізняються меншою міцністю, так як окатаний уламковий матеріал досить слабо зв'язується з цементом. Практичне значення цих порід невелика, проте їх характерна структура (в'яжучий + пухкий матеріал) є прототипом найпоширенішою структури ІБК. Слабо зцементовані їх різновиди використовують для отримання баласту, а красиві - як оздоблювальні, декоративні камені. Потужні відкладення конгломератів відомі в Криму і Середній Азії.

Пісковики утворюються шляхом цементації зерен піску при просочуванні через них різноманітних мінеральних розчинів. Залежно від різновиду цементів розрізняють крем'янисті, вапняні, залізисті, гіпсові, глинисті, бітумінозні та інші види пісковиків. Їх міцність визначається видом природного цементу, характером його зчеплення з зернами піску, щільністю породи. Вона коливається в межах від 1 до 150 МПа і вище, а середня щільність - від 1900 до 2800 кг / м 3 . Найбільш міцними (100-150 МПа і більше) є крем'янисті пісковики з середньою щільністю до 2800 кг / м 3 . Малою міцністю відрізняються глинисті пісковики, легко руйнуються при насиченні водою або циклічному заморожуванні і відтаванні; вапняні пісковики неводостійкі. У бітумінозних піщаниках бітум, що просочує товщі порід, становить до 20% їх маси. Забарвлення пісковиків залежить від цементу: кременисті та вапняні мають білі і світлі тони, залізисті - жовті та червоні і т. Д. Їх застосовують для отримання стінового каменю, буту, щебеню, а також декоративного оздоблювального матеріалу. Різновиди пісковиків, що містять не менше 97% кремнезему, йдуть на виготовлення кислототривких матеріалів і сировини, для отримання вогнетривів, абразивів і ін., Використовуються в спорудах. Широко поширені в Карелії, на Україні, в Поволжі та ін.

Породи хімічного походження (хемогенние) утворилися в результаті випадання з істинних і колоїдних водних розчинів різних речовин. Важливе значення мають слаборозчинні і рухливі з'єднання карбонатів Са і Mg, а також легкорозчинні сірчанокислий і галоїдні сполуки - гіпси і ангідриту, що осідають при випаровуванні пересичених розчинів в замкнутих морських басейнах або озерах, до яких відносяться відкладення щільних і оолітових вапняків і вапняних туфів, магнезиту. Важливим структурним ознакою цих порід є форма і розміри зерен з характерним для них появою оолітов - скорлуповатие зерен округлої або еліпсоїдальної форми розміром від 1 до 5 мм і сферолітів - кристалічних агрегатів голчастого будови, а також зернистих структур. Текстури хімічних порід аналогічні уламковим. Забарвлення їх різноманітна і залежить від домішок. Нижче наводиться опис порід цієї групи.

До карбонатних порід відносяться мікрозернисті (афанітовой) вапняки, а також мономінеральні породи, складені кальцитом, з зернистою або кристалічною структурою, пористої або кавернозной текстурою; в залежності від текстури середня щільність вапняків змінюється в межах 2600-2000 кг / м 3 ,

знижуючись до 1000 кг / м 3 у сільнопорістих і кавернозних різновидів. Пористість міцно зцементованих вапняків не перевищує десятих часток відсотка, а у слабосцементірованних - досягає 15-20% і вище. Забарвлення їх різноманітна: біла, сіра, жовтувата - до чорної залежно від домішок. Родовища хемогенние вапняків відомі в європейській частині нашої країни, в Криму, на Кавказі і ін. Використовують їх в будівництві.

Оолітові вапняки складені оолітами кальциту, рівномірно зануреними в цементуючу масу вуглекислого кальцію або, рідше, глини і щільно дотичними між собою. Вони - пористі, малостійкі до вивітрювання і недостатньо морозостійкі породи. Міцність найбільш щільних їх різновидів мала і складає всього 16-20 МПа. Застосовують їх для виготовлення повітряної і гідравлічної вапна, цементу та ін. Широко поширені в Криму, Молдавії, на Уралі, Кавказі та ін.

Вапняні туфи - високопористі, ніздрюваті породи, складені кальцитом, що випадає з холодних і гарячих вуглекислих джерел при виході їх на поверхню землі. Вони відрізняються легкістю, невеликий середньою щільністю (до 1650 кг / м 3 ) і малою міцністю, зазвичай близько 10 МПа, хоча у щільних різновидів (травертин), що утворилися з гарячих джерел, вона може досягати 80 МПа. З вапняних туфів отримують вапно, застосовують їх у виробництві цементу, а також в якості стінового, декоративного матеріалу (травертин) і в будівництві. Їх родовища відомі в районі Санкт-Петербурга, Криму, на Кавказі (П'ятигорськ).

Магнезіти - светлоокрашенние породи, що складаються з мінералу магнезиту. Міцність і щільність їх вище, ніж у вапняків, але в природі вони зустрічаються рідше. Магнезіти є сировиною для виробництва вогнетривких виробів, а скритокрісталліческіе різновиди - щільністю 2,9-3,0 г / см 3 - для виготовлення мінеральних в'яжучих (каустичної магнезиту) і виробів на їх основі. Наша країна багата родовищами високоякісного магнезиту, найголовніші з яких знаходяться на Південному Уралі, Далекому Сході та ін.

Сульфатні породи. Головними представниками їх є гіпс і ангідрит - мономінерапьние породи зернисто-кристалічної структури, складені мінералами однойменної назви з можливими невеликими домішками глини, піску, органічних речовин та ін. Від гіпсів мають світлу (білу, жовту, сіру до темної) забарвлення, в залежності від домішок характеризуються межею міцності при стисненні близько 80 МПа і середньою щільністю 2200 кг / м 3 .

Ангідрити - більш щільні породи з межею міцності при стисненні 60-80 МПа і середньою щільністю від 2800 до 2900 кг / м 3 . Гіпс і ангідрит служать сировиною для виробництва в'яжучих, а на їх основі - гіпсобетонних виробів; застосовуються як стіновий матеріал, а також для внутрішньої обробки будівель. Родовища їх відомі в європейській частині нашої країни на Середній Волзі, в Башкирії, на Уралі, в Середній Азії, на Україні, в Донбасі, на Кавказі та ін.

Породи органогенного походження утворилися при безпосередньому або непрямому участю організмів, здатних отримувати з розчинів або морських вод необхідні для їх життєдіяльності сполуки і концентрувати їх в твердих частинах тіла. Для цих порід характерні цельнораковінние (біоморфною) і органогенного-детрітовис структури, що складаються з уламків раковин. З цієї групи розглядаються породи кременистого (сіліцітов) і карбонатного складів.

Крем'янисті породи складені опалом, мінералами групи халцедону і осадовим кварцом. Вони утворюються в холодних морях, рідше в озерних водоймах при безпосередній участі діатомових водоростей, радіолярій, 'губок і інших організмів, які концентрують у своїх скелетах опал. Серед них виділяють пластові породи і конкреційні, складені кременистими жовнами (конкрециями), які зустрічаються рідше перших і часто розсіяні в інших породах - вапняках, глинах. Головними представниками пластових порід є діатоміти, трепели, опоки і яшми, що утворюють відкладення великої потужності.

Діатоміти - білі або жовтуваті пухкі породи, що складаються з дрібних слабосцементірованних кременистих шкарлупок - діатомей. Макроскопічно вони схожі на крейду, від якого відрізняються відсутністю реакції скипання з НС1 і підвищеної гидрофильностью. Діатоміти - легкі (середня щільність 400-950 кг / м 3 ), що не тонуть у воді з високою (до 90-92%) пористістю породи.

Трепели - светлоокрашенние пухкі, легкі та пористі опалові породи, зовні відрізнити від диатомитов, однакового з ними хімічного і мінерального складу і дещо більшою середньою щільністю (500-1300 кг / м 3 ). За фізико-хімічними властивостями вони близькі між собою: високопористого, вогнетривке, кислототривкі, погано проводять звук і теплоту, відрізняються великим водопоглинанням. використовуються як адсорбенти, ізоляційні, фільтруючі, що шліфують будівельні матеріали. Великі родовища диатомитов і трепелов є в європейській частині нашої країни, Поволжя, а також в Грузії, на Україні.

Опоки являють собою зцементовані кременистим речовиною трепели або діатоміти. Складаються вони з опалового

кремнезему, кількість якого варіюється за рахунок непостійного змісту в їх складі примесной глини. Опоки - міцні і дуже легкі, сільнопорістие породи палевого, світло-жовтого, сірого всіх відтінків до чорного кольору. Деякі їх різновиди зовні схожі з трепелом і діятимуть (м'які опоки), інші ж є каменеподібним, твердими і щільними породами. Середня щільність опок коливається від 1200 до 1500 кг / м 3 і знаходиться відповідно до їх високу пористість (до 30-40%). Вони мають низьку межу міцності при стисненні - до 1-3 МПа, і, як правило, не морозостійкі. Застосовуються в якості стінового матеріалу, наповнювачів в легких бетонах, дорожнього матеріалу, сировини для отримання білих в'язких речовин і різних добавок. Великі родовища опок перебувають в районах Середньої і Нижньої Волги, на Уралі.

Яшми складені мікрозерниста (ськритокрісталлічеського) халцедоном SiCh і відрізняються полосчатой ​​темно-червоною, жовтувато-зеленуватою або чорним забарвленням. Є дуже твердими, міцними, однорідними тонкозернистим породами і використовуються в якості міцного декоративного та виробного матеріалу. Вони широко поширені на Уралі, Тянь-Шані і інших древніх складчастих областях.

Кремені (конкреційні сіліцітов) зустрічаються в різноманітних породах, що вміщають у вигляді пластів, лінз, жовна і складаються з опала і халцедону, іноді з домішкою кварцу. Найбільш поширені однорідні, дуже тверді мікрозсрністие, часто смугасті, сірого, червонуватого, чорного кольору кремені. Вони використовуються виключно як абразивний матеріал.

Карбонатні породи органічного генезису складені переважно кальцитом з домішками кремнезему, глинистих і піщаних частинок, оксидів заліза і ін. Широко поширені біогенні вапняки, утворені шляхом накопичення продуктів життєдіяльності рослинних і тваринних організмів на дні мілководних теплих морів: ракушечники, коралові вапняки, крейда. Органогенні вапняки залягають пластами значної потужності в кілька десятків метрів. Головними їх структурами є цельнораковінная (біоморфного), органогенно-детрітовие, утворена незграбними уламками раковин, вторинна, що з'явилася при зміні зерен вторинними процесами, а також змішана. За Текстурних ознакою виділяються щільні, дрібно- та великопористі, а також кавернозні різновиди. У зв'язку з різною пористістю середня щільність вапняків коливається від 1200 до 3100 кг / см 3 . Значні зміни фізико-механічних властивостей викликаються не тільки їх пористістю, але і вмістом глинистих домішок: межа міцності при стисненні коливається від 10 до 200 МПа, водо- і морозостійкість також сильно знижуючи

ються. При змісті глини до 2% вапняки вважаються чистими. Їх застосовують в будівництві і промисловості будівельних матеріалів як бутовий камінь, щебінь, стінові блоки, сировина для отримання в'яжучих речовин, вогнетривів і т. Д. Поширені органогенні вапняки повсюдно: потужні відкладення їх відомі в Сибіру, на Уралі, в Середній Азії, Ленінградської області , а також в Придніпров'ї, Криму, на північному заході європейської частини нашої країни, на Кавказі. Різновидами органогенних вапняків є ракушечники, крейда. Черепашники - пористі породи з середньою щільністю 1000-1700 кг / м 3 , невисокою міцністю (від 10 до 60 МПа) і великим (до 30%) водопоглинанням. Мелмікрозсрністая, слабосцементірованние м'яка порода, складена дрібними частками кістяків карбонатних водоростей і одноклітинних тварин - форамініфер. Внаслідок малої міцності крейда дуже вигідно використовувати в цементній промисловості, для отримання чистого білого вапна, у виробництві скла, вуглекислоти, як активний наповнювач пластмас, гумових виробів і т. Д. Родовища крейди є в Середньому Поволжі, Курської, Воронезької, Білгородської областях, на Україна та ін.

Серед осадових порід органогенного походження значне місце займають каустобіоліти - горючі корисні копалини: кам'яне вугілля, рідка нафту, горючі гази, торф та ін. Всі вони є продуктами життєдіяльності організмів (головним чином рослин), що створюють абсолютно нову речовину з газів атмосфери і води за рахунок енергії Сонця (фотосинтезу, см. 7.2). Для утворення цього нового речовини служать або органічна речовина рослин - деревини, коренів, листя, плодів, клітинної тканини, суперечки, шкірки (кутикули) вищих рослин і їх смолистих виділень, або продукти їх руйнування, або органічна речовина найпростіших тварин. Зміна таких органічних речовин з перетворенням в викопну горючу породу відбувається в умовах вільного доступу кисню, внаслідок чого протікають не тільки процеси окислення (горіння), а й перехід цього органічної речовини в газ (істлеваніе). В умовах, коли відсутній вільний доступ кисню і немає, отже, горіння, наприклад, процеси протікають під товстим шаром застійної води, органічна речовина (водорості, дрібні тварини) накопичується і повільно розкладається або гниє. Відбувається відновлення та збагачення воднем з переходом речовини в бітум або сапропель (гнилої мул), а в наступний період часу - формування вугілля, горючих сланців і нафти. З копалин сапропелітів найбільш поширені горючі сланці - темні, тонкослоістие плиткові породи, легко загоряються, з різким запахом паленої гуми. Вони складаються з 50-60% і більше горючої речовини (залишків водоростей і однорідної розклалася маси).

Інша частина горючих сланців - неорганічна, переважно кремнеземиста або карбонатна. На відміну від інших порід, іменованих сланцями (глинистими, слюдяних і ін.) І відносяться до гірських порід метаморфічного походження, горючі сланці не є наслідком метаморфізму порід і, як зазначалося вище, мають тонкослоістую і плиточную текстури, т. Е. Назва "сланці "умовне, по деякому віддаленому подібністю з ними.

Горючі сланці не використовують як паливо внаслідок великої їх зольності. Вони піддаються перегонці на газ з отриманням побічного продукту у вигляді сланцевого дьогтю, використовуваного в будівництві.

Органічні залишки (в основному рослин) в болотах або в інших непроточних водоймах (озерах) поступово перетворюються в торф, що є першою стадією вуглеутворення; торф надалі переходить в бурий, а потім і в кам'яне вугілля. Зміст вільного вуглецю поступово збільшується зі зменшенням кількості інших елементів (кисню, водню, азоту та ін.). Найбільш багатий вуглецем антрацит.

Багатющі поклади бурого і кам'яного вугілля зустрічаються серед товщ осадових порід всіх геологічних систем, починаючи з девонской. Для будівельних цілей використовуються побічні продукти - деггі і смоли при коксуванні і газифікації кам'яного і бурого вугілля.

До групи осадових порід відносяться також деякі гірські породи, просочують в природних умовах бітумом або нафтою, іменовані як асфальтові або бітумні породи - вапняки, пісковики, мергалі і ін. Вони служать для отримання природного бітуму і порошкоподібного матеріалу (асфальтового порошку).

Змішані породи являють собою суміші карбонатних і глинистих порід, до яких відносяться доломіт і мергелі. Доломітами називають породи, що складаються переважно з мінералу, однойменного з породою, т. З. доломіту, в якому міститься до 46% магнезиту. Макроскопічно вони схожі на вапняки і орієнтуються по реакції "скипання" з НС1 (але тільки підігрітою). Пофарбовані в білий, сірий, жовтий кольори. При вивітрюванні доломіт покриваються пухким жовтувато-сірим нальотом (доломітового борошном). У природі є поклади і доломітового борошна, наприклад, на Верхній Волзі, у Володимирській області. Для доломіту характерні сахаровідние, зернисті, щільні структури і різноманітні, від щільної до пористої (кавернозной) і, часто, тріщинуваті текстури. Камневидное доломіт характеризуються середньою щільністю від 2700 до 2900 кг / м 3 і межею міцності при стисненні 60-150 МПа, які змінюються в більш

вузьких межах, ніж у вапняків. Вони більш тверді і щільні породи, але при нагріванні диссоциируют раніше вапняків. Доломіти застосовують нарівні з вапняками як будівельний камінь (плити, бут, щебінь) і сировину для виробництва в'яжучих речовин (Каустичний доломіт, доломітове вапно), а також при отриманні вогнетривів і теплоізоляційних матеріалів, скла і т. П. Родовища доломіту відомі в Московській області , Поволжі, на Уралі, Північному Кавказі, в Криму та ін.

Мергелі містять від 25 до 75% СаСОз і є перехідними між карбонатними і глинистими породами. При змісті 25-50% глини в складі вапняків утворюються власне мергелі, які з підвищенням вмісту глини до 50-75% переходять в глинисті мергелі, а при подальшому її збільшенні перетворюються в ізвестковістие глини. У складі мергелів замість кальциту можуть перебувати доломіт і кремнезем, утворюючи, відповідно доломітові і кремнеземисті мергелі. Мергелі - тонкозернисті, однорідні за структурою, жовті, сірі, темно-сірі, нестійкі до хімічного вивітрювання породи з фізико-хімічними властивостями, що залежать від змісту глини. Середня щільність яких становить 1900-2500 кг / м 3 , а межа міцності при стисненні - 60 МПа. Вони швидко діагностуються за допомогою НС1 - бурхливо скипають з утворенням на поверхні породи брудного плями, чого не спостерігається при аналогічній реакції у вапняків. Мергелі є найкращою сировиною для виробництва цементів, і на їх базі працюють найбільші комбінати (Новоросійськ, Амвросіївка і ін.). Їх родовища широко поширені в межах Російської рівнини, на Україні. Особливо цінними є мергелі чорноморського узбережжя Кавказу, що залягають потужними пластами між Новоросійськом і Геленджик.

Аллітовие (алюмінієві) породи складаються переважно з гідроксидів А1, часто з великим вмістом оксидів Fe. До них відносяться боксити, що складаються в основному з гідроксидів алюмінію з домішкою опала, глинистих мінералів. Чисті різновиди бокситів містять до 65-75% глинозему і до 25-35% води. Забарвлення їх може бути білою, вохристо-жовтою, бурою залежно від вмісту оксидів заліза. У структурно-текстурної відношенні вони можуть бути мікрозерниста твердими або пухкими різновидами, схожими на глину. Боксити використовують для отримання глиноземистих цементів, вогнетривких матеріалів, адсорбентів та ін. Великі родовища їх є на Уралі, в Ленінградській області.

Метаморфічні (вторинні) породи утворилися під впливом високих температури і тиску, хімічно активних газоподібних речовин і гарячих розчинів, що циркулюють в породах. Впливу цих факторів, особливо виявляються при тектонічних процесах, піддаються як магматичні, осадові, так і раніше метаморфизованние породи.Структура і текстура метаморфічних порід

Мал. 8.6. Структура і текстура метаморфічних порід: а - гранобластовая структура (гнейс); б - шарувата текстура (гнейс)

Результат такого впливу - зміна структурних і текстурних властивостей, а іноді і хімічного складу порід. Мінеральний склад метаморфічних порід схожий зі складом материнських порід, але поряд з первинними мінералами: кварцом, польового шпату, амфіболами, слюдами - з'являються вторинні, характерні тільки для метаморфічних порід: гранати, хлорити, зміїний і ін. Вони мають кристалічно-зернисту (крісталлобластовую) структуру з витягнутою формою частинок і різноманітні види текстур. Найбільш типовими текстурами є Сланцеватая з паралельним розшаруванням в одному напрямку лускатих, листоватих, пластинчастих мінералів; смугаста (гнейсовой) з лінійним розташуванням смуг, що чергуються різного мінерального складу, а також масивна текстура, що розвивається при перекристалізації однорідних первинних порід без зміни розташування їх зерен (рис. 8.6). Форми залягання метаморфічних порід відповідають формам залягання материнських магматичних і осадових порід. До найбільш поширених метаморфічних порід відносяться гнейси, кристалічні сланці, кварцити і мармури.

Гнейси - светлоокрашенние сірі, червонуваті і інших відтінків кристаллически-зернисті породи, що утворюються при метаморфизме кислих магматичних і осадових порід. Серед них розрізняють ортогнейси, що з'явилися з гранітних або кислих порфірових, і парагнейси - результат метаморфізму осадових порід: аркозові пісковики, пухкі скупчення кварцу, польового шпату, слюди та ін. Ортогнейси по мінеральному складу схожі з гранітами, але відрізняються від них шаруватої або смугастої текстурою , з якої пов'язана поява анізотропії і погіршення властивостей породи. Тонкослоістие гнейси не відрізняються морозостійкістю і порівняно швидко вивітрюються. При цьому руйнування відбувається ще швидше, якщо вони містять пірит. Середня щільність яких становить 2400-2800 кг / м 3 , а найбільша границя міцності при стисненні (перпендикулярно шаруватості) змінюється від 100 до 200 МПа і зменшується в паралельному напрямку приблизно в 2 рази. Шаруватість полегшує видобуток і переробку гнейсов, але при цьому утворюється небажана лещадность щебеню. Вони використовуються у вигляді облицювальних плит, для кладки фундаментів, як мостільного і бутового каменю та ін. Гнейси є найпоширенішими метаморфічними породами. Їх родовища відомі в Карелії, на Кольському півострові, в Східному Сибіру, Середньої Азії, на Україні, Кавказі та ін.

Кристалічні сланці утворюються з магматичних або осадових порід шляхом метаморфизации. Найбільш сильно змінюються глини, які вже при слабкому впливі метаморфізму перетворюються в глинисті сланці, а з подальшим його посиленням зазнають повну перекристаллизацию і переходять в філліти - темно-сірі і червоні тонкосланцеватие породи, що складаються з вторинного кварцу, серициту і хлориту. Вони відрізняються здатністю розколюватися на рівні тонкі пластинки і, володіючи достатньою щільністю, в'язкістю, твердістю і водостійкістю, використовуються як місцевий покрівельний матеріал. Філліти мають межу міцності при стисненні 50-240 МПа, щільність - близько 2,7 г / см 3 і пористість - 0,3-3%.

При подальшому підвищенні тиску і температури філліти перетворюються в інші різновиди сланців: слюдяні, хлоритові, тальку і т. Д. Особливе місце займають шунгітовие сланці - стародавні (докембрийские) метаморфизованние осадові породи щільної структури, складені шунгітових (аморфним графітовим) речовиною. Вони пофарбовані в темно-сірий іноді чорний кольори, відрізняються середньою щільністю 2700-2900 кг / м 3 , міцність при стисненні 140-300 МПа, а при вигині - 35-55 МПа і водопоглинанням до 0,16-0,38%. Особливо цінною властивістю цих порід є їх здатність перетворюватися в легкий пористий заповнювач - шунгізитовий гравій. При цьому найбільш активну і повне спучування при випалюванні проявляється у шунгітових порід, що містять 1,2-5% шунгітового речовини з частинками розміром близько 0,02 мкм, рівномірно розподіленого в кварц-плагіоклазхлорітовой силікатної масі. В останній хлорит може замінюватися слюдою або ж хлорит і слюда можуть бути присутніми одночасно. Особливістю шунгізитовий гравію є наявність скловатою структури і виняткова інертність по відношенню до всіх агресивних середовищ.

Шунгітовие сланці застосовують в якості сировини для отримання шунгізитовий гравію, чорного цементу, фарб, добавок при виготовленні силікатної цегли, штучних плит для підлоги, плінтусів, а також як декоративний і скульптурний матеріали. Шунгітовие сланці видобувають в Карелії. Різні різновиди інших кристалічних сланців зустрічаються в багатьох районах Сибіру, ​​Уралу, Кавказу.

Кварцит утворюються шляхом метаморфизации кварцових пісків і пісковиків під впливом дінамотерміческого метаморфізму з переважанням високих температур і перетворюються в кварцити - дуже щільні і тверді, дрібно- та середньозернисті (гранобластовис) білі, жовті, сірі, червонуваті породи з масивної або сланцюватою текстурою. Поряд з кварцом (до 95-99%) вони можуть містити різні домішки: слюди, гематит, хлорити та ін. Кварцит погодостійких і міцні породи: межа міцності їх 100-400 МПа, а середня щільність 2800- 3000 кг / м 3 . Вони відрізняються слабким зчепленням з в'яжучими, великий крихкістю і важко обробляються; мають високу вогнетривкість, кислото- і лугостійкість і застосовуються головним чином у виробництві динасу, а також як абразивний, кислото- і лугостійкі матеріал. Красиві різновиди кварцитів - прекрасний декоративний і облицювальний матеріал. Різновиди зі значним вмістом (більше 40%) залізистих мінералів служать рудами (Криворіжжя, Курська магнітна аномалія). Родовища кварцитів відомі в Карелії, Ленінградської області, Криворіжжя, КМА, на Алтаї і ін.

Мармури виникають в природі в результаті перекристалізації вапняків і доломіту переважно під впливом ді- намотермального метаморфізму з переважанням температурного чинника. Найчастіше вони з'являються на контакті карбонатних порід з інтрузіями і являють собою рівномірно-зернисті масивні або шаруваті породи, забарвлені в різні кольори від світлих до чорних з різними відтінками залежно від вмісту домішок. До головних породоутворюючих мінералів відносяться кальцит (легко скипати від НС1 мармур) і доломіт (погано скипати мармур), з можливими домішками, в тому числі кварцу. Особливо шкідливий пірит, легко розкладається на повітрі з утворенням H2SO4 і сильно погіршує фізико-механічні властивості мармуру і його забарвлення. Середня щільність мармуру 2600- 2800 кг / м 3 , а межа міцності при стисненні досягає 100-120 МПа. Доломітовий мармур значно твердіше і міцніше кальцитового. Мармури добре обробляються - пиляються, шліфуються і поліруються, слабо чинять опір вивітрювання, особливо впливу агресивного води, що містить розчинену вуглекислоту. Їх застосовують для внутрішніх оздоблювальних робіт, а у вигляді крихти - при приготуванні кольорових штукатурок, облицювального декоративного бетону. Родовища мармуру знаходяться в Карелії, на Уралі, в Сибіру, на Україні, Кавказі.

 
<<   ЗМІСТ   >>