Горные породы, процессы образования

Строители в своей практической деятельности как при производстве строительных работ, так и в процессе проектирования сооружений имеют дело с горными породами, которые представляют собой минеральный агрегат и служат средой, основанием и материалом для возведения различных сооружений. В этом случае горные породы называют грунтами. Наличие у горных пород сходных признаков позволило объединить их в классы, группы и виды. Классификация горных пород построена по генетическому признаку: магматического происхождения, осадочного и метаморфического.

По происхождению горные породы подразделяются:

• Магматические – образуются в результате внедрения в земную кору или извержения на поверхность магмы;

• Осадочные – образуются путём механического или химического осаждения продуктов разрушения;

• Метаморфические – образуются из любых горных пород при воздействии на них высоких температур и давления.

 

Магматические горные породы образуются в результате кристаллизации магмы при её остывании в недрах земли и на её поверхности. В зависимости от условий образования породы делят на:

ü глубинные (интрузивные);

ü жильные;

ü излившиеся (эффузивные);

ü вулканогенные.

Все магматические породы имеют высокую прочность, не растворяются в воде и практически водонепроницаемы (если не имеют трещин).

Магматические горные породы слагаются в основном силикатами. По содержанию SiО₂ (кремнекислоты) они подразделяются:

1. Ультракислые - > 75% SiО₂
2. Кислые - > 75% SiО₂
3. Средние породы 65 – 55 % SiО₂
4. Основные породы 55 – 45 % SiО₂

5. Ультраосновные < 45% SiО₂

 

Осадочные горные породы образуются в результате химических, физико-химических, биохимических процессов при выпадении химических осадков из воды, в результате накопления обломочного материала и остатков животных и растительных организмов как в водных бассейнах, так и на суше.

Образованию осадочных пород предшествует разрушение ранее существующих пород, т.е. это вторичные породы.

Любая, находящаяся на поверхности порода подвергается воздействию процесса выветривания.

Выветривание – изменение и разрушение горной породы под влиянием резких колебаний температуры воздуха, замерзающей в пустотах и трещинах породы воды, углекислоты, кислорода и живых организмов.

Для осадочных пород характерно наличие ряда особенностей, отражающих условия их образования и отличающих их друг от друга. Эти особенности имеют большое значение при оценке инженерно-строительных свойств.

Характерные особенности: слоистость, пористость, зависимость состава и свойств породы от климата, наличие остатков растительных и животных организмов и др. Осадочные породы делят на мономинеральные – из одного минерала и полиминеральные – из нескольких.

Первичные формы залегания осадочных пород изображены на рисунке 3 – это слои (пласты). В результате эндогенных процессов первичные формы залегания осадочных пород могут быть изменены – перемяты в складки, разорваны, перемещены, повернуты.

Рис.3 Элементы слоя:

1 – кровля; 2 – подошва; 3 – выклинивание; 4 – пережимы;

h – мощность слоя; h₁ – кажущая мощность слоя

 

Осадочные породы по генетическим признакам делятся на:

-обломочные породы;
-глинистые породы;
-химические и биохимические (органогенные)

Обломочные подразделяются по величине обломков:

ü грубообломочные рыхлые (валуны, щебень, галька, гравий) и сцементированные (конгломераты, брекчии, гравелиты);

ü среднеобломочные – пески и песчаники;

ü мелкообломочные – алевролиты и алевриты;

Глинистые породы состоят из мельчайших частиц – 0,05 – 0,0005 мм (пылеватые); менее 0,0005 мм (глинистые).
Органогенные породы:
карбонатные – известняки, доломиты;
кремнистые – яшмы, опоки.
Химические породы:
каменная соль, гипс.
Породы угольного ряда характеризуется разложением органических веществ и содержанием углерода.

Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в результате преобразования осадочных и магматических пород под действием высоких температур и давлений, под влиянием внедрения магмы в ранее сформированные породы. Характер изменения пород различен – от уплотнения до полной перекристаллизации минералов, слагающих исходные породы. Метаморфические породы являются вторичными.

Физико-механические свойства метаморфических пород близки к магматическим – достаточно прочные; практически водонепроницаемы (за исключением карбонатных разновидностей: мрамор, скарн); не растворяются в воде. Деформируемость и фильтрация возможны по трещинам и в выветрелых зонах.

Типы метаморфизма:

• контактовый – развивается на границе интрузии расплава магмы с осадочными породами (рис.4);

Рис. 4 Контактовый метаморфизм

 

• глубинный – развивается при совместном взаимодействии на больших глубинах температур, высокого давления и флюидов (рис. 5);

Флюиды – жидкие или газообразные компоненты магмы или циркулирующие в глубине земли насыщенные газами растворы.

Рис.5 Глубинный метаморфизм

• динамометаморфизм – вызывается высоким давлением при горообразовательных процессах (рис. 6).

Рис. 6 Динамометаморфизм

 

Вопросы для самопроверки:

1. Дайте характеристику минералам.

2. Происхождение минералов.

3. Образование минералов магматического происхождения

4. Образование минералов осадочного происхождения

5. Образование минералов метаморфического происхождения

6. Классификация минералов по химическому составу

7. Перечислите диагностические признаки минералов

8. Классификация горных пород по происхождению

9. Образование магматических горных пород

10. Образование осадочных горных пород

11. Образование метаморфических горных пород