Генетическая классификация горных пород. Влияние условий образования на структуру и свойства горных пород.

Горная порода – скопления природных масс в земной коре, образовавшиеся в результате геологических процессов (мономинеральные, полиминеральные).

Минерал – природное тело, однородное по хим. составу, строению и свойствам, образовавшееся в результате физико-хим. процессов.

Генетическая классификация ГП:

• Магматические образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин земли и отвердевшей при остывании.

• Массивные

- глубинные. Образование происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и равномерно. Условия были благоприятны для кристаллизации минералов, поэтому эти глубинные породы массивны, плотны, состоят из тесно сросшихся крупных кристаллов, обладают большой плотностью, морозостойкостью, малым водопоглощением и большой теплопроводностью. Имеют зернистое кристаллическое строение (гранитное);(гранит, габбро, сиениты).

- излившиеся. Образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы. Некоторая часть магмы уже содержала кристаллы, поэтому в большинстве случаев излившиеся горные породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в скрытокристаллическую массу. Порфировое строение. (порфир, трахит, андезит, базальты, диабазы).

• Вулканические (обломочные)

- рыхлые. Образовались при быстром охлаждении раздробленной, выбрасываемой при извержении вулканов лавы. (пемза, вулканический пепел).

- цементированные. Вулканические породы подверглись цементированию. (вулканические туфы).

• Осадочные (вторичные ). Продукты разрушения, выветривания первичных пород под действием агентов окружающей среды.

• Химические – горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим уплотнением и цементизацией. (гипс, доломит, ангидрит, известковые туфы)

• Органогенные. Образовались в результате отложения остатков некоторых водорослей.

- фитогенные (торф) и некоторых животных организмов с последующим уплотнением и цементизацией

- зоогенные(известняк ракушечный, мел).

• Механические. Образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов при физическом и химическом распаде горных пород.

- рыхлые (глины, пески, гравий)

-цементированные (часть, подвергнувшаяся цементированием глинистым веществом, карбонатами). Конгломераты, песчаники.

• Метаморфические (видоизмененные). Образовались в результате изменений (перекристаллизации) первичных пород, попавших в несвойственные для них условия. Состав породы не меняется, меняется ее строение. Получающиеся породы более плотны чем исходные, в большинстве случаев отличаются сланцеватой структурой. Гнейсы (от гранита), мраморы(от известняка) и кварциты (от песчаника).

2. Породообразующие минералы магматических горных пород: химический состав, свойства.

Минерал – природное тело, однородное по хим. составу, строению и свойствам, образовавшееся в результате физико-хим. процессов.

Кварц. По химическому составу – диоксид кремния SiO₂ . Непрозрачный минерал, ρ=2650 кг/м³, твердость 7, предел прочности при сжатии 2000 МПа. Излом – раковистый. Спайность отсутствует (свойство минералов раскалываться по ровным плоскостям). Тугоплавкий минерал t_пл=1710ºС. Исключительно кислотостойкий (стоек к действию кислот, за исключением плавиковой HF). Обладает высокой химической инертностью => практически не может быть выветрен. Кварц- полиморфический минерал, при нагревании 7 раз изменяет форму. При t=575 ºС кварц из β модификации переходит в α, увеличиваясь в объеме на 1,5%. При t=870 ºС кварц переходит в тридимит, увеличиваясь в объеме, так как ρ=2260 кг/м³. При t_пл кварц плавится, образуя при остывании кварцевое стекло.

Полевые шпаты. Химический состав – алюмосиликаты. Соединения кремнезема с оксидом алюминия и оксидами щелочных металлов.

Na₂O/K₂O/CaO·Al₂O₃·SiO₂

Твердость 6. Имеют плоскости спайности. По характеру проявления спайности шпаты делят на:

- ортоклазы (прямораскалывающиеся) K₂O·Al₂O₃·SiO₂

- плагиоклазы (косораскалывающиеся) Na₂O·Al₂O₃·SiO₂ (альбит), CaO·Al₂O₃·SiO₂ (анорит).

Предел прочности на сжатие 120-170МПа. ρ от 2500 кг/м³ (ортоклаз) до 2760кг/м³ (плагиоклаз -анорит). Легко выветриваются под действием атмосферных агентов – влаги, углекислого газа. Продукты выветривания: алюмосиликаты, в частности каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, входящий в состав глин, а иногда кальцит CaCO₃

Слюды. Водяные алюмосиликаты сложного и разнообразного строения.

- биотит (железисто-магнезиальные алюмосиликаты)

- мусковит (калиевая слюда)

В биотите примеси в виде оксиде магния и железа, вследствие чего биотит непрозрачен, имеет темный, иногда черный цвет. Мусковит прозрачен. Слюды совершенно спайны (можно легко разделять на плоскости). Твердость 2-3. ρ_муск = 2760 - 3100кг/м³, ρ_биот = 2800 - 3200кг/м³.

Темноокрашенные минералы. - оксиды железа, магния, кальция, алюминия, кремния.

- пироксены (представитель - авгит). Спайность 87 º, твердость 5-6, ρ=3000-3600кг/м³. Окрас черный, бурый, зеленый.

- амфиболы (роговая обманка) спайность 124 º. Остальное сходно с пироксенами.

- оливины. Твердость 7, высокая плотность ρ=3200-3500кг/м³, несовершенная спайность, излом раковистый, стеклянный блеск, кислотостойкие. Цвет - все оттенки зеленого.

- пириты. Железный колчедан FeS₂, мгновенно разрушающийся под действием окружающей среды, окисляются до оксидов Fe₂O₃·nH₂O, FeSO₄·nH₂0

3.Магматические горные породы: механизмы образования, особенности строения, минеральный состав, свойства, применение в строительстве.

Массивные глубинные горные породы образовались в результате медленного охлаждения магмы на большой глубине под давлением и в результате полной её кристаллизации. Характеризуются высокой плотностью и ярко выраженной кристаллической структурой.

Гранит. Состоит из: кварц 20-40%, ортоклаз 40-60%, слюда 5-20%. ρ=2600кг/м³, предел прочности при сжатии 50-250МПа. Наличие слюд ведет к снижению прочностных свойств, предел прочности при изгибе много меньше, чем при сжатии. Высокая сопротивляемость истиранию, хорошо подвергается обработке, морозостойкий, малая пористость (меньше 1,5%). Применяют при изготовлении облицовочных плит, лестничных ступеней, полов, щебня. Используют при строительстве гидротехнических сооружений и памятников.

Сиенит (бескварцевый). Состоит в основном из полевого шпата (ортоклаза) и какого-нибудь темноокрашенного минерала. Строение сходно с гранитом ρ=2400-2900кг/м³, прочность при сжатии 200-250 МПа. Сиениты мягче гранитов, лучше поддаются шлифовке, обладают большой вязкостью. Используют наряду с гранитами.

Диорит. Плагиоклаз =75%+роговая обманка, реже биотит и авгит. Цвет от темно-зеленого до черно-зеленого. ρ=2700-2900кг/м³, прочность 180-200МПа. Трудно обрабатываются, большее сопротивление истиранию, хорошо полируются, стойки против выветривания. Применяют в дорожном строительстве, в виде облицовочных плит.

Габбро. Плагиоклазы =50%+ темноокрашенные минералы (пироксены в виде авгита, оливины) Цвет от серого и зеленого до черного. ρ=2900-3160кг/м³. Прочность при сжатии 100-280 МПа. Стоек против выветривания, трудно обрабатывается. К группе габбро относится лабрадорит – горная порода в основном из минерала лабрадора (разновидность полевого шпата) серого, зеленовато-серого или темного цвета с синим отблеском на плоскостях спайности. Применяют для гидротехнических сооружений в виде разных строительных материалов – щебня, облицовочных плит. Лабрадорит используют как облицовочный материал.

Массивные Излившиеся горные породы образовались при остывании магмы, излившейся на поверхность земной коры. Структура может быть полукристаллической, стекловатой и зернистой. Имеют химический и минералогический составы такие же как и магматические, обладают примерно теми же физико-механическими свойствами, но отличаются мелкокристаллической структурой.

Кварцевый порфир – аналог гранита. Стекловатая структура с вкраплением кристаллов кварца. ρ =2400-2600кг/м³.Прочность 130-180МПа. Используют в виде щебня или штучного камня. Существует бескварцевый порфир (аналог сиенитов)

Трахит - гп по своему минеральному составу схожи с сиенитами, но более пористы, предел прочности при сжатии (60-70 МПа), легко обрабатываются, но не полируются.

Диабаз - аналог габбро. Состоит из плагиоклаза и авгита, имеет примеси кварца и роговой обманки. ρ =2800-3000 кг/м³, прочность 200-300МПа, цвет темно-серый. Хорошо полируется, Применяется в виде щебня, штучных камней, плит, в качестве облицовочного материала.

Базальт - аналог габбро. Темный цвет, скрытокристаллическая структура с некоторым количеством вулканического стекла, состоит из плагиоклаза и авгита ρ =2700-3300кг/м³, прочность 100-150 МПа. Высокая твердость и прочность позволяет использовать в качестве материалов для дорожных покрытий. Применяют как сырье для изготовления каменного литья.

Порфирит и андезит - аналоги диорита. Порфирит - более старая, андезит - более молодая гп, цвет серый, серовато и желтовато-зеленый. ρ =2200-2800кг/м³, прочность 60-240МПа. Порфирит применяют в качестве облицовочного материала, щебня, дорожной брусчатки. Андезит (как кислотостойкий) в качестве заполнителя в кислотоупорных бетонах, также для специальных облицовок.

Обломочные горные породы:

Пемза. Образовалась при быстром остывании магмы и интенсивном выделении из нее газов, вспучивающих массу. Состоит из кремнезема SiO₂ до 70% и глинозема Al₂O₃ до 15%. Представляет собой пористое вулканическое стекло, цвет белый или серый, пористость до 60%, Твердость около 6, истинная плотность 300-900 кг/м³. используют как щебень для легких бетонов, в качестве ТИМ, также как активную минеральную добавку к извести и цементам.

Вулканический пепел – мелкие частицы лавы размером до 2 мм, является активной минеральной добавкой.

Вулканические туфы – горные породы, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений, истинная плотность 2600 кг/м³, пористость 40-70%, малая теплопроводность, прочность от5 до 15 МПа.