ТЕМА 3.
Магматические, осадочные и метаморфические горные породы.
Глубинные и излившиеся магматические породы, их формы залегания, Классификация по условиям залегания и химико-минералогическому составу (кислотности).
Свойства основных представителей магматических пород.
Осадочные горные породы, их условия образования, классификация, состав и свойства.
Глубинные и излившиеся магматические породы, их формы залегания, Классификация по условиям залегания и химико-минералогическому составу (кислотности).
Горными породами называются минеральные агрегаты, образованные в земной коре и состоящие из одного или нескольких минералов. Они могут быть мономинеральными (каменная соль, гипс, мрамор) и, чаще, полиминеральными (песок, глина, гранит и др.). Известно около 1000 видов горных пород. По условиям образования горные породы, как и минералы, делятся на три больших класса: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические (или изверженные) горные породы образуются из магмы в недрах Земли (в земной коре - литосфере) или при ее излиянии на поверхность, в том числе и при извержениях вулканов, которые могут быть и подводными.
Осадочные горные породы образуются на поверхности Земли, на суше и в воде, при обычных температурах и давлениях. Основная масса осадочных пород образуется в морях и океанах. Это мощные пласты глинистых отложений, известняки, пески, соли. Пример – морские глинистые толщи сармата и майкопа на территории г. Ставрополя и СевКавГТУ. Но осадконакопление идет и на суше. Например, мощные (до 100 м и более) лессовые толщи в степных районах Северного Кавказа образовались из пыли, принесенной в ледниковый период из Прикаспийской низменности. Речной песок, гравий и галька (аллювий рек Кубани и Кумы) образовались в основном при таянии ледников Кавказа в теплые межледниковые периоды.
Метаморфические горные породы образуются из осадочных и магматических, когда они, в результате тектонических процессов, оказываются в земной коре и под воздействием температуры, давления, газов и паров воды изменяют свой состав, структуру и свойства.
Эти классы горных пород резко отличаются друг от друга следующими признаками:
- условиями залегания,
- химическим и минералогическим составом,
- структурой, т.е. особенности внутреннего строения (размером и формой минеральных зерен, их расположением и структурными связями),
- текстурой – сложением породы в пласте, которая может быть однородной (массивной), слоистой, столбчатой, шлаковой (пемза).
В земной коре преобладают магматические и метаморфические горные породы, но на поверхности они обнажаются реже, т.к. перекрыты покровом осадочных отложений.
Магматические горные породы.
Магматические породы делятся на глубинные и излившиеся.
Глубинные магматические породы застывают на большой глубине при больших давлениях и температурах. При таком медленном остывании магмы сначала происходит кристаллизация высокотемпературных минералов, затем низкотемпературных кристаллов. Образуются полнокристаллические, массивные и плотные породы. В глубинных породах размер зерен-кристаллов достигает 1-5 мм и более.
Магматические породы имеет следующие формы залегания:
Батолиты – огромные массивы площадью до нескольких сотен километров, залегающие глубоко от земной поверхности;
Штоки – ответвления от батолитов;
Лакколиты – грибообразные формы, образованные при внедрении магмы между слоями осадочных пород. Горы Кавказских Минеральных Вод считаются лакколитами;
Жилы возникают при заполнении магмой трещин в земной коре.
Излившиеся (эффузивные) магматические породы остывают быстро, иногда с бурным выделением газов. При этом образуются породы мелкокристаллические и порфировидные (с крупными зернами в скрытокристаллической массе), стекловатые (вулканическое стекло - обсидиан), пористые (пемза). Основные формы залегания излившихся магматических тел:
Купола – вулканические конусы имеют сводообразные формы;
Лавовые покровы образуются в результате растекания магмы на поверхности Земли;
Лавовые потоки имеют вытянутые формы, возникшие в результате излиянии магмы из вулканов.
Магматические породы классифицируются не только по условиям залегания (глубинные и излившиеся), но по химико-минералогическому составу, точнее, по кислотности (содержанию кремнекислоты SiO2).
Свойства основных представителей магматических пород.
Основными показателями физико-механических свойств этих пород являются: плотность, прочность на сжатие (временное сопротивление сжатию), деформационные характеристики, водопоглощение, трещиноватость. Их определение производят по ГОСТам. Плотность пород зависит от плотности минералов и пористости породы. В связи с тем, что плотность основных породообразующих минералов (кварц, полевые шпаты и др.) находится в пределах 2,5-3,0 г/см3, то и плотность магматических непористых пород близка к значению 2,7 г/см3.
Граниты используются как облицовочный камень, на бордюры, ступени, щебень, волнорезы, так как имеют высокую механическую и химическую стойкость (Рсж=50-100 МПа).
Кварцевые порфиры имеют в мелкозернистой массе зерна кварца, которые раскристаллизовались раньше основной силикатной массы и липариты, их прочность на сжатие Рсж =100-150 МПа. Применение: строительные материалы и облицовочный камень. Вулканическое стекло (обсидиан - темное стекло) идет на гидравлические добавки. Пемза - пористая легкая (плотность < 1г/см3) порода применяется как заполнитель для легких бетонов, активных добавок к цементам, а также для теплоизоляции.
Сиениты - розовые, красные, светло-серые, мелкозернистые и среднезернистые структуры и массивной текстуры, прочность на сжатие Рсж =120-180 МПа. Применение аналогично граниту. Отсутствие твердого кварца облегчает полировку.
Диориты - светло-серые до темно-черной окраски, мелкозернистые и среднезернистые разновидности прочнее и более морозостойкие, Рсж=180-240 МПа.
В порфиритах крупные зерна плагиоклаза утоплены в стекловатой массе, Рсж=160-250 МПа.
Андезиты - сероватые, буроватые, имеют плитчатую и столбчатую отдельность, которая образуется при быстром остывании магмы (лавы), Рсж=140-250 МПа.
Трахиты - белые, серые, желтоватые, шероховатые на ощупь, легко выветриваются, при выветривании образуют глинистые минералы, Рсж=60 МПа.
Габбро – среднезернистые и крупнозернистые, от темно-серой до черной окраски. Если преобладает лабрадор, то габбро называется лабрадоритом. Порода вязкая, трудно обрабатывается, но красивый облицовочный камень, Рсж=80-360 МПа.
Базальты - темные, черные, плотные, иногда пузырчатые. Структура мелкокристаллическая и скрытокристаллическая. При порфировой структуре выделяются зерна оливина и авгита как низкоплавких минералов. Базальты очень прочная порода, Рсж=300-500 МПа. Базальты очень хороший строительный материал, кислотоупорный, применяется в каменно-литейной промышленности, получают облицовочную плитку, лестничные марши с прочностью сжатия Рсж = 1000 МПа.
Диабазы имеют зеленоватую окраску за счет вторичных хлоритовых минералов, структура мелкозернистая до крупнозернистой.
Пироксениты – темно-зеленые, почти черные, полнокристаллические, массивные, состоят из авгита с примесью оливина. Порода вязкая, обрабатывается трудно.
Дунит – темно-зеленая, оливково-зеленая порода, основной минерал – оливин, ценное сырье для огнеупорных кирпичей.
Перидотит –темно-серый, почти черный, среднезернистый и крупнозернистый, массивный, состоит из оливина и авгита.
Ультраосновные магматические породы на поверхности земли легко выветриваются, образуя тальк, серпентин и другие минералы. С этими породами связаны месторождения ценных полезных ископаемых (платина, медь, хром, титан, никель, кобальт, асбест, тальк). Формы залегания этих пород – штоки, жилы, глубокие части лакколитов. Хорошо сохраняются на глубине, на поверхности быстро выветриваются.