Излившиеся (эффузивные) породы

Эти породы подразделяют на древние (лучше сохранившиеся) и новые (более выветрившиеся). Древние породы – такие, которые вторично прогрелись и уплотнились в процессе образования новых пород. Новые породы, встречаются в виде пористых разностей. Быстрое охлаждение магмы на поверхности земли сопровождалось выделением газа, который и вспенил магму. Кислая магма более легкая и менее вязкая и поэтому легче вспучивается. Кислые породы – аналоги гранита и сиенита пористые встречаются чаще, чем основные породы. Базальт чаще встречается в виде столбчатой отдельности, т.е. вся глыба породы разрезана почти параллельными трещинами, получившимися в процессе охлаждения. Основная магма более тяжелая и вязкая, поэтому вспучивается труднее. Столбчатая отдельность не позволяет получить массивный блок, но можно получить плиты. Легче дробить в щебень.

Структура излившихся пород порфировая – скрытокристаллическая – стекловатая. Более прочная – порфировая порода. Чем больше в породе вулканического стекла, тем выше хрупкость и выветриваемость пород.

 

Кварцевый порфир (древняя) и липарит (новая) породы (см. табл. 3) являются аналогами гранита, т.е. наиболее кислая разновидность пород. Они получились из магмы одного состава, но охлаждались на поверхности быстрее и поэтому имеют в отличие от гранита порфировую структуру. Наличие вкраплений не всегда видно без микроскопа. В качестве вкраплений чаще встречается кварц. При отсутствии породу называют фельзитом.

Плотные фельзиты обладают лучшими техническими свойствами. Основная масса этих пород имеет скрытокристаллическую или стекловатую структуру. Их стекловатая разность называется вулканическим стеклом или о б с и д и а н о м.Цвет кварцевых порфиров светло-желтый, розовый, серо-красный, серый. В основную массу этих пород иногда вкраплены кристаллы кварца или каолинизированные кристаллы ортоклаза. Плотные разности этих камней применяют там же, где граниты. Однако полировку они принимают гораздо хуже. Пористые разности можно применять в качестве стенового материала (стены возводят из блоков этих камней) и щебня в легких бетонах (из которых строят стены). Наличие вкраплений иногда очень украшают эти камни и тогда их можно применять в декоративных целях. В зависимости от месторождения объемная (естественная) плотность пористых камней колеблется от 1300 до 1800 кг/м³, а прочность о 40 до 90 МПа.

Ортоклазовый порфир (древняя) и трахит (новая) представляют собой аналоги сиенита (см. табл. 3). От аналогов гранита они отличаются отсутствием кварца. Характеризуются повышенной пористостью. Окраска желтоватая, зеленоватая, серая, красноватая до вишневого цвета. В силу повышенной пористости не поддаются полировке, легче обрабатываются, легче истираются. Шероховатость придает лучшее сцепление со строительным раствором.

Порфирит (древняя) и андезит (новая) породы по минералогическому составу являются аналогами диорита. Окраска их колеблется от светло-серой до темно-серой с оттенками зеленого и желтого. Применение их определяется степенью пористости. Вкрапления в порфирит (фельзитовый порфирит) очень украшают камень и повышают его декоративность. Андезит еще обладает кислотоупорностью, поэтому может применяться в виде плит для облицовки в цехах химической промышленности, в виде щебня для кислотоупорного бетона. Раньше из этого камня вытачивали химическую посуду.

Диабаз и базальт по химическому и минералогическому составу являются аналогами гáббро. Диабаз обычно закристаллизован крупнее. Обе породы содержат много темноокрашенных минералов, а поэтому более тяжелые, вязкие, прочные и износостойкие. Их можно применять в качестве несущих конструкций, щебня в бетонах (базальт обладает повышенной хрупкостью), полированных плит для отделки, брусчатки для мощения мостовых и бортовых камней. Диабаз и базальт являются относительно легкоплавкими породами, поэтому служат сырьем для каменного литья. Для этого горную породу расплавляют в печи, разливают в формы. Формы с расплавленной массой долго выдерживают для рекристаллизации, т.е. создают условия для более крупной кристаллизации. Стекловатая структура (без кристаллизации) характеризуется большей хрупкостью. Из плавленых базальтов можно отливать химическую посуду, плитки, решетки, изделия взамен чугунных сегментов в метро, изготавливать минеральную вату. Для изготовления минеральной ваты расплавленную массу направляют на валки, на которых вся масса разделяется на ряд тонких ручейков. Ручейки сжатым воздухом разбивают на волокна. Если готовить очень тонкие волокна, то их можно не соединять фенолоформальдегидной смолой.

 

Вулканообломочные породы.

Структура и свойства этих пород зависят от массивности, а, следовательно, и скорости охлаждения магмы. Пузырчатая лава и пемза имеют крупно- или мелкопористую структуру, низкую объемную плотность (ρ₀<1,0, плавают в воде). Более 80 % объема породы занимают поры. Применяют в качестве добавок к цементам и в качестве абразивного (истирающего) порошка при шлифовании поверхностей.

Излияние кислой, средней и реже основной, богатой газами магмы часто сопровождается выбросом рыхлых продуктов извержения. Они состоят из частиц еще не застывшей лавы, обломков пород, слагающих жерла и кратер вулкана.

Рыхлые накопления мельчайших частиц образуют вулканический пепел, а частицы размером 0.5-2 мм – вулканический песок. Их применяют в качестве добавок в цемент в количестве до 40%.

Спекшийся или подвергшийся последующей цементации вулканический пепел и песок образуют вулканический туф. Если в момент извержения к жидкой лаве примешиваются рыхлые продукты, то порода называется туфовой лавой. Из наиболее известных в нашей стране разновидностей туфовой лавы является артикс кий туф. Это продукт деятельности ныне потухшего вулкана Алагез. Около станции Артик (Армения) расположены большие карьеры этой породы, представляющей большую ценность для строительства стен зданий или использования его в качестве щебня в легких бетонах (которые можно применять для возведения стен). Цветовая гамма очень разнообразна. В основном розовато-фиолетового цвета с включениями разного цвета. По структуре это звонкая при ударе, пористая порода. Объемная плотность 1.2 г/см³. пористость ≈ 60%, коэффициент теплопроводности в среднем 3.48 Вт/(м.⁰C), прочность при сжатии от 4 до 22 МПа (в среднем 10,5 МПа). Хорошо гвоздим. При опрыскивании поверхности туфовых стен гидрофобными составами стены можно не штукатурить и сохранить природный цвет и структуру камня. Уплотнившиеся с возрастом вулканические туфы называют трассами. Всесцементированные породы применяют для возведения стен, дробят в щебень и применяют в качестве крупного заполнителя в легких (стеновых) бетонов и в качестве добавок в цемент.

 

Осадочные горные породы.

Осадочные (вторичные) горные породы получились в результате выветривания первичных изверженных горных пород.

В изверженных горных породах наиболее подверженной выветриванию частью являются полевые шпаты, которые в результате каолинизирования превращаются в глины. В кислых и средних породах они представляют собой дисперсионную среду (матрицу), скрепляющую отдельные зерна кварца, слюды и других минералов. Слюды также выветриваются в глины.

 

Минералогический состав.

 

В состав осадочных пород могут входить все минералы изверженных горных пород, например, полевошпатовые пески. Однако в осадочные породы входят свои минералы, встречающиеся только в осадочных горных породах.

 

Важнейшие минералы осадочных горных пород

Таблица 3

Наименование минерала	Химический состав	Цвет	Плотно сть, г/см3	Твер дость	Примечание
Кальцит	CaC03	Бесцветный, белый, светлые оттенки разного цвета	2,6 – 2,8		Легко вскипает при действии HCl на холоде
Магнезит	MgC03	Белый, серый, желтый и других оттенков	2,9 – 3,1	3,5 – 4	Сырье для огнеупоров и каустического магнезита
Доломит	CaC03*MgC03	Белый, серый, желтый и других оттенков	2,8 – 2,9	3,5 – 4	Сырье для огнеупоров и каустического доломита
Гипс	CaS04*2H20	Бесцветный, белый, светлые оттенки разных цветов	2,3		Растворим в воде. Сырье для гипсовых вяжущих веществ
Ангидрит	CaS04	Белый с разными оттенками	2,9 – 3,0	3 – 3,5	Способен медленно гидратироваться, превращаться в гипс
Каолинит	Al203*2Si02*2H20	Белый	2,4 – 2,6		Жирен на ощупь, землист, входит в состав глин
Водный кремнезем	Si02*n H20	Разных оттенков	-	-	Природное цементирующее вещество в некоторых песчаниках

К группе карбонатных минералов относятся кальцит, магнезит, доломит.

Кальцит, известковый шпат СаСО₃ обладает совершенной спайностью в трех направлениях. Чистый кальцит бесцветен, цвет придают примеси. Хорошо растворим в углекислых водах, содержащих СО₂.

Магнезит MgCO₃. Это минерал и мономинеральная порода. Самостоятельного строительного применения не имеет. Применение см. табл. 5. В виду невысокой твердости можно использовать для архитектурной отделки фасадов зданий.

Доломит СаСО₃*MgСО₃ (обр. 2.4-3.6). Он встречается в виде камней плотных (обр. 9.5), кристаллических (обр. 9.4) и землистых масс. Это минерал и мономинеральная порода. Разнообразие структуры определяет разнообразие свойств и областей применения. Кроме областей применения, указанных в таблице 3, полирующийся доломит (сааремский) используется в виде отделочных плит для стен, доломитовая крошка (землистые массы) используются в виде подготовки под асфальтовое покрытие пешеходной зоны.

К группе сульфатных минералов относятся: гипс СаSO₄*2H₂O и ангидрит СаSO₄. Применение см. в табл.3.

Гипс – это и минерал и мономинеральная порода. Встречается в виде зернистых, волокнистых и пластинчатых камней. Пластинчатый гипс прозрачный в тонком слое называется алебастром. Он имеет перламутровый блеск и нежный розово-фиолетовый оттенок цвета. Не высокая твердость и хорошая растворимость не позволяет применять гипс и ангидрит в строительстве в качестве самостоятельного материала. Применение см. в табл. 3.

Каолинит (китайский) Al₂0₃*2Si0₂*2H₂0. Входит в состав многих глин. Чистый каолинит имеет белый цвет. Глины, содержащие преимущественно каолинит, называются каолиновыми. Намокают, становятся пластичными.

Водный кремнезем Si0₂*nH₂0. Разновидностей водного кремнезема много. Некоторые из них имеют поделочное значение полудрагоценного камня.

Халцедон – скрытокристаллическая, натечная разновидность кремнезема. Цвет - серый, зеленый, голубоватый (сапфирин), оранжевый (сердолик), полосчатый ярко окрашенный (агат). Халцедон, загрязненный глинистыми частицами, называется кремнезем.

Опал – аморфный минерал, у которого натечные слои имеют форму овала. Игру цвета называют опалесценцией.

Все минералы этой группы имеют высокую твердость. Сцементированные осадочные породы, в которых цементирующим веществом служи водный кремнезем, обладают очень высокой прочностью.

 

Рис.2. Схема образования осадочных пород