Магматические(изверженные) горные породы

Среди изверженных горных пород различают массивные и об­ломочные, образовавшиеся в результате разрушения массивных пород.

• Массивные глубинные(интрузивные) горные породы (граниты, сиениты, диориты и габбро) образовались в результате медленного охлаж­дения магмы на большой глубине под значительным давлением и в результате этого полной кристаллизации ее. Все глубинные породы характеризуются высокой плотностью и ярко выражен­ной кристаллической (крупнокристаллической) структурой (рис. 2.1).

Гранит — наиболее распространенная глубинная горная поро­да, состоящая в основном из кварца, полевого шпата и слюды. Иногда слюда заменена темноокрашенными (железисто-магне­зиальными) минералами. Цвет гранита зависит от главной составной части — полевого шпата и наличия темных минералов. Он бывает серый, красный и пр. Плотность 2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 100...300 МПа,Большая меха­ническая прочность, стойкость против выветривания и морозостойкость обус­ловливают высокие строительные свой­ства гранита и изготовленных из него строительных материалов и изделий. Гранит применяют для изготовления облицовочных плит, лестничных ступе­ней, полов, бортовых камней, щебня и др. Гранит используют при строитель­стве гидротехнических сооружений и сооружений памятников.

Сиенит состоит в основном из поле­вого шпата (ортоклаза) и какого-ни­будь темноокрашенного минерала. Строение сиенита сходно с гранитом. Плотность 2400...2900 мг/м³, предел прочности при сжатии 150... 200 МПа. Сиениты мягче гранитов, лучше поддаются полировке, обладают большей вязкостью. Используют сиениты наряду с гра­нитами.

Диориты по минералогическому составу представлены пла­гиоклазом, роговой обманкой, реже — биотитом и авгитом. Цвет диорита от темно-зеленого до черно-зеленого. Плотность 2700...2900 кг/мз, предел прочности при сжатии 180...200 МПа, Диориты трудно обрабатываются, обладают большим сопротив­лением истиранию, хорошо полируются, стойки против выветри­вания. Применяют диорит в дорожном строительстве и в видеоблицовочных плит.

Габбро — кристаллическая горная порода, состоящая в ос­новном из плагиоклаза и темноокрашенных минералов (пирок-сены в виде авгита). Реже в состав габбро входят биотит и рого­вая обманка. Цвет габбро может быть от серого и зеленого до черного. К группе габбро относится также лабрадорит — горная порода, состоящая в основном из минерала Лабрадора (разно­видности полевого шпата) серого, зеленовато-серого или темного цвета с синим отблеском на плоскостях спайности. Плотность 2900...3160 кг/м³; предел проч­ности при сжатии 100...280 МПа, и до 350 МПа. Габбро стоек против выветривания, трудно обрабатывается, но дает хорошую долговечную полировку. Применяют его для гидротех­нических и других видов сооружений в виде разнообразных строительных материалов — щебня, облицовочных плит и т. д.

• Излившиеся(эффузийные) горные породы образовались при остывании магмы, излившейся на поверхность земной коры. Структура из­лившихся пород может быть полукристаллической, зернистой и стекловатой. Излившиеся породы имеют химический и минера­логический составы такие же, как и глубинные, обладают при­мерно теми же физико-механическими свойствами, но отличаются мелкокристаллической (до стекловатой) структурой.

Кварцевый порфир — аналог гранита — имеет стекловатую структуру с вкраплением крупных зерен кристаллов кварца. При выветривании эти зерна могут выпадать из основной массы гор­ной породы. Плотность 2400...2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 130...180 МПа. Используют его в виде щебня или штуч­ного камня. Наряду с кварцевым порфиром существует бескварцевый порфир (аналог сиенитов), в котором кварц от­сутствует.

Излившиеся плотные

Трахит — горная порода, по химико-минералогическому сос­таву сходная с порфиром, но образовавшаяся в более поздние геологические периоды. Трахит отличается высокой пористостью и относительно низким пределом прочности при сжатии — 60... 70 МПа.

Диабаз — аналог габбро — состоит из плагиоклаза и авгита и имеет в своем составе примеси кварца и роговой обманки. Плотность 2800...3000 кг/м³, предел прочности при сжатии 200... 300 МПа, цвет темно-серый. Диабаз хорошо полируется. Приме­няют его в виде щебня, штучных камней, плит, брусчатки, в ка­честве облицовочного материала. Из расплавленного диабаза при температуре 1200... 1350 °С отливают различные изделия. Плавленый диабаз стоек к кислотам и щелочам, обладает высо­кими диэлектрическими свойствами. Прочность плавленого диа- > база составляет около 500 МПа.

Базальт по химическому и минералогическому составу яв­ляется аналогом габбро. Имеет темный цвет, скрытокристал-лическую структуру с некоторым количеством вулканического стекла и состоит из плагиоклаза и авгита. Плотность 2700... 3300 кг/м³, предел прочности при сжатии 100... 150 МПа. Высо­кая твердость и прочность базальтов позволяет использовать их в качестве материалов для дорожных покрытий. Применяют базальт как сырье для изготовления каменного литья.

Порфирит и андезит — аналоги диорита. Порфирит — более старая, а андезит — более молодая горные породы; цвет их серый, серовато- и желтовато-зеленый. Плотность 2200... 2800 кг/м³, предел прочности при сжатии 60...240 МПа. Порфириты применяют в качестве облицовочного материала, щебня и дорожной брусчатки, а андезит (как кислотостойкий мате­риал) — в качестве заполнителя в кислотоупорных бетонах, а также для специальных облицовок.

Излившиеся пористые

• Обломочные породы делят на рыхлые (пемза, вулканические пеплы и др.) и цементированные (вулканический туф).

Пемза образовалась при быстром остывании магмы и интен­сивном выделении из нее газов, вспучивающих массу. Последу­ющее быстрое остывание вспученных кусков магмы приводит к образованию стекловидной пористой породы. Цвет пезмы серый, черный и иногда белый. Пемза состоит из кремнезема SiO2 (до 70%) и глинозема А1₂О₃ (до 15%). Залегает пемза в виде обломков размеров 5...50 мм в диаметре, выброшенных во время извержения вулканов. Плотность пемзы в куске 400... 1400 кг/м³, пористость до 80 %, предел прочности при сжатии 0,4...2,0 МПа, твердость 6. Используют пемзу как щебень для легких бетонов, в качестве теплоизоляционного материала, а также как активную минеральную добавку к извести и цемен­там.

Вулканический пепел встречается в виде порошка от серого до черного, цвета. Применяют для получения легких растворов и бетонов, а также в качестве активной минеральной добавки к вяжущим веществам.

Вулканические туфы — сцементированная туфовая лава, об­разованная при примешивании во время извержений к жидкой лаве пепла и песка. В результате быстрого охлаждения туфы имеют стекловидное строение. Типичным представителем вулканического туфа является артикский туф (по наименованию месторождения, расположенного близ г. Артик в Армении). Плотность туфа в куске 1250...1350 кг/м³, пористость 40...70%, предел прочности при сжатии 8... 19 МПа и выше, теплопровод­ность 0,21...0,33 Вт/(м-°С). Цвет розовато-фиолетовый. Приме­няют туф в качестве песка или щебня для легких бетонов и раст­воров, крупных стеновых блоков, а также активной добавки к воздушной извести или цементу. Высокие декоративные качества и морозостойкость позволяют широко применять туф в качестве облицовочного материала для фасадов зданий.

Осадочные горные породы

• Осадочные горные породы образовались в результате осаж­дения солей в высыхающих водоемах — химические осадки, скопления остатков растительного и животного мира — органо­генные, а также в результате разрушения массивных горных пород магматического или осадочного происхождения — обло­мочные.

• К химическим осадкам относят гипс, ангидрит, магнезит,

доломит и известковые туфы.

Гипс — горная порода, состоящая из минерала того же названия. Гипс применяют для производства воздушного вяжу­щего — строительного гипса, а также в качестве облицовочного материала внутренних частей зданий в виде искусственного мра­мора.

Ангидрит состоит из одноименного минерала — ангидрита CaSO₄. Применяют его в качестве облицовочного материала, а также сырья для производства ангидритового цемента.

Магнезит состоит из минерала того же названия — магне­зита MgCO₃. Иногда он содержит примеси углекислых кальция и, железа. Твердость магнезита 3,5...4,0; цвет белый, от желто­ватого до бурого. Применяют магнезит в качестве сырья для производства воздушного вяжущего — каустического магнезита и огнеупорных материалов.

Доломит состоит в основном из минерала доломита СаСО₃-•MgCO₃ с примесями глинистого, железистого, кремнистого и других веществ. Цвет серый, от желтоватого до бурого. Струк­тура зернистая. По свойствам доломиты близки к плотным из­вестнякам, иногда они обладают и более высокими, чем известняки, механическими свойствами. Применяют доломит для про­изводства щебня, изготовления облицовочных плит, огнеупоров и вяжущих материалов.

Известковые туфы образовались при выделении СаСО₃ из кислого уклекислого кальция, растворенного в воде. Очень по­ристые известковые туфы используют как сырье для получения извести, а плотные с мелкими равномерно расположеннымипорами туфы применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов.

• К органогенным породам относят различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел, диатомиты и трепелы.

Известняк образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира (или как продукт химических осадков). Рыхлые скопления раковин и их осколков скрепля­лись углекислым кальцием. Известняк состоит в основном из минерала кальцита СаСО₃ и примесей глины, доломита, квар­ца и др. Плотность 1700...2600 кг/м³, прочность при сжатии 10... 100 МПа. Цвет белый, от желтоватого до бурого. Известняк используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей, а также для производства из­вести и портландцемента.

Известняк-ракушечник — пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом. Плотность 900...2000 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,4... 15,0 МПа и более. Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

Мел — землистая горная порода, состоящая почти из чистого карбоната кальция. В качестве примесей встречаются глинистые вещества и зерна кварца. Мел обладает высокой дисперсностью. Применяют в качестве белого пигмента, для приготовления замазки, а также при производстве извести, портландцемента и стекла.

Диатомиты — слабо сцементированная, очень пористая крем­неземистая порода, состоящая от панцирей диатомовых водорос­лей и частично из скелетов животных организмов. Плотность 400... 1000 кг/м³, пористость 60...70%.

Трепелы — очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде мельчайших шариков опала. Плот­ность 500...1200 кг/м³, пористость 60...70%, коэффициент тепло­проводности 0,17...0,23 Вт/(м-°С).

Применяют диатомиты и трепелы для изготовления тепло­изоляционных материалов, легкого кирпича, а также в произ­водстве гидравлических вяжущих в качестве активных минераль­ных добавок.

Механические отложения образовались в результате физиче­ского выветривания горных пород под влиянием воды и темпе­ратуры. Продукты разрушения переносились ветром и особенно водными потоками на различные расстояния и оседали. Так образовались глины, песок, щебень и гравий из массивных гор­ных пород.

К физическому и химическому выветриванию (разрушению) горных пород часто присоединяется еще биохимическое выветри­вание, являющееся результатом жизнедеятельности животных и растительных организмов. В результате выветривания горных пород образуются дисперсные частицы, зерна и крупные облом­ки; некоторые из них цементируются глиной, кальцитом или кремнеземом, образуя цементированные горные породы.

Песок — рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,16—5,0 мм. В зависимости от условий образования пески бы­вают горные, речные, морские, дюнные, барханные и др. Приме­няют для приготовления бетонов и растворов.

Гравий — окатанной формы зерна крупностью 5...70 мм. Применяют в качестве заполнителя для бетонов.

Песчаники — горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Прочность песчаника зависит от вида цементиру­ющего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Наиболее прочные кремнеземистые песчаники имеют предел проч­ности при сжатии 200 МПа и более. Используют песчаники в качестве щебня для бетона, облицовки опор мостов и зданий, для дорожных покрытий, так как они имеют высокие морозо­стойкость и прочность при истирании.

Конгломераты — горная порода, состоящая из сцементиро­ванных зерен гравия, а брекчия — то же, из сцементированных зерен щебня. Конгломераты и брекчии используют в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.