ООб отдельных классах горных породах

М А Г М А Т И Ч Е С К И Е Г О Р Н Ы Е П О Р О Д Ы

 

Начиная со светлых гранитов и сиенитов и кончая

Тёемными тяжёелыми базальтами, пёестрой картиной

Лежат перед нами затвердевшие волны и брызги

нéекогда расплавленного океана.

А. Е. Ферсман,

«Занимательная минералогия»

 

Образование магматической горной породы заключается в кристаллизации - постепенном выделении минералов в твёердом состоянии, - из м á г м ы (от греч. magma – густая мазь) или л á в ы (от лат. labes – обвал, падение; итал. lava - затопляю) в процессе их остывания. Кристаллизация продолжается до тех пор, пока вся масса расплава не перейдёт в твёрдое состояние, т.е. не обратится в ту или иную горную породу.

Ø В одних случаях магма, прорываясь по трещинам земной коры, застывает в её недрах в условиях высокого давления и медленной теплоотдачи. Образуются массивные, хорошо раскристаллизованные горные породы (гранит, габбро).

Их называют и н т р у з ú в н ы м и (внедрившимися от лат. интрузио - проникать, внедрять ) или г л у б и н н ы м и.

Слишком густая магма с трудом проникает в трещины и образует ж и л ь н ы е породы (пегматит, диорит).

Ø В других случаях магма достигает земной поверхности. Из-за перепадов давления она теряет часть газов и пара, превращаясь в лаву, которая быстро застывает при низком давлении. Образуются породы с обилием аморфного стекла (обсидиан), часто очень пористые (базальт).

Такие породы называют э ф ф у з ú в н ы м и (излившимися) или в у л к а н и ч е с к и м и. Они аналогичны интрузивным по составу, но резко отличаются по внешнему виду и свойствам.

Химический состав магматических горных пород является оснóвой их классификации. Учитывая характерные особенности состава, МГП классифицируют по содержанию кремнезёма SiO₂:

· ультракислые SiO ₂ > 75% (пегматит);

· кислые 75% ≤ SiO ₂ > 65% (гранит, обсидиан);

· средние 65% ≤ SiO ₂ > 52% (диорит, андезит);

· основные 52% ≤ SiO ₂ > 40% (габбро, базальт);

· ультраосновные SiO ₂ ≤ 40% (перидотит, пироксенит).

В составе этих групп выделяют малую группу щелочных пород, отличающихся повышенным содержанием натрия и калия (сиенит, трахит).

Минеральный состав МГП разнообразен, хотя представлен сравнительно небольшим числом минералов, преимущественно силикатов. Как для любых других горных пород, он более или менее постоянен для каждой конкретной магматической горной породы.

Главные (породообразующие) минералы МГП - полевые шпаты (около 60%), кварц и пироксены (по 12%), остальные минералы (роговая обманка, нефелин и др.) имеют меньшее значение. Второстепенные минералы МГП не являются их неотъемлемой частью, но могут сильно влиять на свойства пород (присутствие 1-2% пирита делает гранит непригодным для облицовки).

Среди магматических горных пород встречаются как мономинеральные (дунит), так и полиминеральные (гранит, габбро). Один и тот же минерал может быть в одной породе главным, а в другой – второстепенным (роговая обманка в гранитах составляет не более 1-2 % и является второстепенным минералом, а в габбро – около 40% и является главным минералом).

Структуры МГП выделяют:

а) по степени кристалличности вещества:

Ø полнокристаллическая – все зёрна хорошо сформированы и легко различимы, благодаря длительной и постепенной кристаллизации (интрузивные: гранит, габбро);

Ø неполнокристаллическая – часть вещества успела раскристаллизоваться, а остальная масса быстро остывала, не успев сформировать зёрна минералов;

Ø стекловатая – порода представляет собой сплошную стекловидную массу, что свидетельствует о быстром застывании лавы (обсидиан);

б) по относительному размеру зёрен:

Ø равномернозернистая – зёрна в образце имеют приблизительно одинаковый размер (габбро, трахит);

Ø неравномернозернистая – в образце присутствуют зёрна разной величины (гранит);

Ø порфúровая - в однородной сплошной массе породы выделяются участки различной крупности (базальтовый порфирит);

в) по абсолютному размеру зёрен:

Ø крупнозернистая - более 5 мм,

Ø среднезернистая - от 2 до 5 мм,

Ø мелкозернистая - менее 2 мм,

Ø скрытокристаллическая - зёрна неразличимы невооружённым глазом.

Одна и та же горная порода при разных условиях может иметь разные структуры. (гранит может быть и мелкозернистым, и среднезернистым, и крупнозернистым; габбро встречается равномернозернистое и неравномернозернистое).

 

Текстуры МГП выделяют, руководствуются такими признаками:

- а)степень заполнения пространства

Ø массивная -весь объём образца занят минеральным веществом (гранит, обсидиан);

-Ø пористая, пузыристая, миндалекаменная и др. -горная порода содержит пустóоты, поры и т. п. (базальт, пемза);

б) однородность вещества

Ø однородная текстура - образец горной породы обладает одними и теми же свойствами при исследовании в любом направлении (габбро, трахит);

Ø неоднородная -пятнистая, полосчатая, флюидальная и др. (обсидиан);

- в) ориентированность минералов, слагающих породу минералов

-Ø ориентированная -длинные оси минеральных зерен вытянуты в определённом направлении (пегматит - «письменный гранит»);

Ø неориентированная -минеральные зерна расположены беспорядочно (гранит, габбро).

Окраска МГП часто характеризуется термином «цветное число» или «цветной индекс», отражающим содержание темноцветных минералов (авгита, роговой обманки, биотита и др.) в процентном отношении к объёму породы. Если преобладают светлые зёрна, то окраску называют лейкократовой (от греч. лейкос – белый), а если тёмные - меланократовой (от греч. «меляс» - чёрный). Для интрузивных магматических пород работает правило «чем светлее, тем кислее».

Окраска выветрелых магматических горных пород может значительно отличаться от первоначальной: она становится светлее, часто рыжеет.

Окраска для МГП имеет особое значение, т. к. большинство из них используют в строительстве, и от её декоративности зависит стоимость строительного камня.

Плотность (удельный вес). МГП кислого состава обладают средней плотностью (у пемзы 300 -350 кг/м ³, у гранита 2600 - 2700 т/м ³), при изменении состава пород от кислого к основным и ультраосновным их плотность увеличивается (у габбро 2800 - 3300 т/м ³).

 

Водопроницаемость МГП находится в прямой зависимости от степени их трещиноватости. Влагоёмкость для МГП не характерна.

 

Химическая активность горных пород, выражающаяся в их взаимодействии с 10%-ной соляной кислотой HCl и водорастворимости, для М.Г.П. не характерна.

Прочность МГП достаточно велика: предел их сопротивления одноосному сжатию колеблется от 60 - 70 МПа у трахита до 500 МПа у базальта. Но у выветрелых пород она значительно снижается.

Трещиновáатость – степень развития трещин в массиве горных пород:часто возникает в массивах МГП, т. к. все они обладают жёсткими структурными связями и не способны к пластическим деформациям. Для магматических пород свойственны все типы трещиноватости, но их особенностью является

-первичнаятрещиноватость, которая возникает в МГП уже в процессе их формирования (– остывания магмы или лавы). В первую очередь охлаждаются и подвергаются кристаллизации внешние части массива. Образуется «корочка», покрывающая расплавленную массу. При дальнейшем снижении температуры объём массива сокращается, и «корочка» на его поверхности разбивается трещинами. Фигуры, выделяемые из массива пород системой первичных трещин, называются о т д е л ь н о с т ь ю (рис.унок 2, 3 [ 4 ]);

 

Рис.унок 2 Стóлбчатая отдельность Рис.унок 3 Подушечная отдельность

в наземных базальтах в подводных базальтах

 

 

- вторичная трещиноватость возникает в магматических горных породах в результате тектонических движений участков земной коры, когда напряжение в земной коре превышает прочность горных пород. Это связано с неспособностью МГП к пластичным деформациям;

- экзогенная трещиноватость связана с выветриванием.

 

Устойчивость магматических горных пород исчисляется векáми, при условии, если порода отполирована и за ней осуществляется правильный уход (полированный гранит сохраняется в городских условиях до 500 лет).

 

Формы залегания магматических горных пород зависят от места их образования (рисунок 4 [ 15 ]). По мере разрушения окружающих пород, магматические тела выходят на земную поверхность и попадают в сферу хозяйственной деятельности человека. Безусловно, наибольший интерес в этом плане вызывают крупные геологические тела магматического происхождения, т. к. строительство на таких массивах является наиболее надёжным. Не случайно около 30% крупнейших гидроэлектростанций мира расположены на МГП.

Рисунок 4 Формы магматических тел

 

ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ магматических горных пород зависят от места их образования (рис. 4 [1 5 ]):

 

Рис. 2

Рис. 4 Формы магматических тел

 

 

1- б а т о л ú т (от греч. bathos – глубокий) – огромное геологическое тело, образованное, чаще всего кислой магмой;

2 - б и с м а л ú т – интрузивное тело, напоминающее по форме пробку;

3 - ш т о к (от нем. Stock – палка, ствол) – небольшое изометричное в плане геологическое тело, вертикально вытянутое и сложенное породами различного состава;

4 - э т м о л ú т – интрузивное тело неправильной формы, расширяющееся кверху наподобие воронки. Сложено, обычно, щелочными породами;

5 - д á й к а – вертикально или наклонно расположенное плитообразное геологическое тело, выполняющее трещины и чрезвычайно распространённое в земной коре;

6 - ж ú л а - протяжённое геологическое тело, образовавшееся при заполнении трещины магмой;

7 - л а к к о л ú т - (от греч. lakkos – яма, углубление, полость) грибо- или караваеобразное тело, состоящее из пород среднего и щелочного состава, внедрившихся между слоями осадочных пород;

8 - л о п о л ú и т (от греч. lopas – чаша, миска) – чашеобразное тело, представленное, обычно, основными горными породами;

9 - ф а к о л ú т – (от греч. phakos – линза) – геологическое тело линзообразной формы, образовавшееся при внедрении магмы в ослабленные своды складок;

10 - п л а с т ó в а я з á л е ж ь или с и л л (от шведск. syll – лежень, подкладина) - плоское магматическое тело, внедрившееся по слоистости осадочных пород;

11 - к ý п о л (от лат. cupola – купол, свод) – форма залегания излившихся пород, возникающая при выдавливании из жерла вулкана очень вязкой лавы;

12 - л á в о в ы й о ч а г;

13 - н е к к (от англ. neck – шея) – геологическое тело трубообразной формы, возникающее при заполнении магмой подводящего канала к жерлу вулкана;

14 - л á в о в ы й о б е л ú с к – столбообразноегеологическое тело, возникающее при застывании очень вязкой лавы непосредственно над жерлом вулкана;

15 и 16 - л á в о в ы е п о т о к и – формы залегания излившихся горных пород, характеризующиеся значительной длиной при относительно небольшой ширине.

 

Величина массива влияет на целесообразность его разработки с целью получения строительного камня (гранит широко распространён и формирует очень крупные геологические тела. Заложенный в таком массиве карьер будет рентабельным, позволит получить большое количество качественного материала и обеспечит местное население работой на много лет. Другая магматическая порода – диорит, – обладает высокой прочностью и морозостойкостью, легко обрабатывается и хорошо полируется, обладает нарядной светлой окраской. Но при этом формирует очень небольшие геологические тела, и его разработка не всегда рациональна).

 

По мере разрушения окружающих пород, магматические тела выходят на земную поверхность и попадают в сферу хозяйственной деятельности человека. Безусловно, наибольший интерес в этом плане вызывают крупные геологические тела магматического происхождения, т. к. строительство на таких массивах является наиболее надёжным. Не случайно около 30% крупнейших гидроэлектростанций мира расположены на МГП. Кроме того, величина массива влияет на целесообразность его разработки с целью получения строительного камня (гранит широко распространён и формирует очень крупные геологические тела. Заложенный в таком массиве карьер будет рентабельным, позволит получить большое количество качественного материала и обеспечит местное население работой на много лет. Другая магматическая порода – диорит, – обладает высокой прочностью и морозостойкостью, легко обрабатывается и хорошо полируется, обладает нарядной светлой окраской. Но при этом формирует очень небольшие геологические тела, и его разработка не всегда рациональна).

 

 

Месторождения.

Магматические горные породы меньше, чем другие распространены на поверхности Земли. У них чётко выражена связь со складчатыми горными областями. Верхнюю часть толщи МГП в земной коре занимают граниты и родственные им породы, среднюю – базальты, нижнюю – ультраосновные породы.

МГП широко распространены в пределах Балтийского и Украинского щитов, Сибирской платформы. Урала, Кавказа, Алтая, Тянь–Шаня, Забайкалья, Камчатки, Сахалина.

Применение магматических горных пород в народном хозяйстве имеет чрезвычайно большое значение и различную направленность:

 

а) основания сооружений. Многие МГП обладают прочностью, значительно превышающей необходимую – сотни МПа. Они практически несжимаемы, нерастворимы в воде и газонепроницаемы. Все эти признаки позволяют отнести МГП к типу скальных грунтов.

Но при их оценке необходимо помнить о разнице между прочностью образцов и устойчивостью массива пород в целом. В природных условиях МГП, обычно, рассечены системой трещин, которые резко снижают устойчивость массива и нередко делают его непригодным для использования в качестве основания сооружений;

 

б) строительный камень. магматические горные породы с древнейших времён используются в строительстве в естественном виде, пройдя лишь поверхностную обработку:

-· штучный камень производится из большинства МГП (гранит, сиенит, габбро и др.).

Ø монументальный камень – наиболее прочный и декоративный, - служит для изготовления памятников, скульптур и крупных архитектурных деталей (гранит, габбро и др.);

Ø облицовочный камень получают из большинства магматических пород.

ИспользованПрименение природного камня для облицовкив строительстве

Дорого,

Но экономически оправдано

(асфальтовый пол служит в переходах метро не более 3-4 лет

и даёт огромное количество пыли.

В таких же условиях гранитный пол экологически безопасен

и срок его службы неограничен);

Ø стеновые блоки должны быть изготовлены из прочного и пористого камня (андезит, туф вулканический);

Ø бордюрный камень не должен быть декоративным, но обязательно – прочным и погодостойким (гранит и т.п.);

-· дроблёный камень (любые МГП, отходы производства штучного камня );

в) сырьё для изготовления стройматериалов получают из многих МГП:

Ø цемент ( обсидиан, трахит);

Ø керамические изделия получают, используя пегматит;

Ø стекло производится из липарита, обсидиана, андезита, трахита;

Ø минеральная вата вырабатывается из диорита, пироксенита;

Ø огнеупоры – получаютиз дунита;

Ø в петрургии (каменное литьё) используют базальт, диабаз;

г) другое применение магматических горных пород:

Ø производство кислотоупоров – гранит, андезит, трахит, базальт;

Ø поделочные и декоративные камни – пегматит, обсидиан, лабрадорит;

Ø источники ценных элементов – пегматит (топазы, вольфрам, олово и др.); гранит (золото, серебро, вольфрам, молибден, олово, редкоземельные элементы, уран, ниобий, тантал и др.) и т. д.

О С А Д О Ч Н Ы Е Г О Р Н Ы Е П О Р О Д Ы

 

Камень - чудо природы и тайна её.

Э. Межелайтис

 

Генезис осадочных горных пород заключается в разрушении на поверхности земли различных уже существующих пород, образовании осадка, его переносе, сортировке, отложении, накоплении, уплотнении и окаменении. ОГП по происхождению являются вторичными.

По способу образования различают:

а) о б л ό м о ч н ы е ОГП - образуются при механическом разрушении горных пород и минералов (щебень, галечник, песок, песчаник);

б) г л ú н и с т ы е ОГП - занимают промежуточное положение между продуктами физического и химического выветривания (глины);

в) х е м о г é н н ы е -образуются при выпадении в осадок солей из водных растворов (известняк, гипс, каменная соль);

г) о р г а н о г é н н ы е ОГП - образуются в результате накопления органических остатков (ракушечник, мел, торф, уголь);

д) часто ОГП образуются при сочетании различных процессов осадконакопления, это породы с л о ж н о г о г е н é з и с а (мергель, опока).

-Процессы осадконакопления происходят на земной поверхности повсеместно, но в разных условиях приводят к различным результатам, поэтому ОГП подразделяют и по месту образования:

Ø типично морские (ракушечник, мел);

-Ø типично континентальные (щебень, торф);

-Ø полигенетические (соли, руды, песчаники).

 

Химический СОСТАВ ОГП по данным валового анализа соответствует составу МГП, т.к. осадочные породы состоят из продуктов их разрушения.

Минеральный СОСТАВ осадочных горных пород разнообразен. Среди главных (породообразующих) минералов ОГП много таких, которые сохранились неизменёнными после разрушения магматических горных пород (кварц, слюды, роговая обманка и др.). Но появляются и минералы, не характерные для условий высокого давления и больших температур (кальцит, глинистые минералы, гипс и др.). Минералы осадочных пород могут находиться не только в кристаллическом и аморфном состоянии, но и в коллоидном (глинистые).

 

Осадочные горные породы могут быть как мономинеральными (кварцевый песок, каменная соль), так и полиминеральными (супесь, лёсс). Один и тот же минерал может быть в одной породе главным, а в другой – второстепенным (глинистые частицы в супеси могут составляють не более 10% от объема, а в глинах до 100%).

Второстепенные (акцессорные) минералы могут сильно влиять на свойства осадочной горной породы (несколько процентов глинистых минералов в составе песчаных пород придают влагоёмкость набухание при увлажнении и др.им способность вмещать в себя и удерживать воду, уменьшаться в объеме при высыхании и др.).

Минералы осадочных пород могут находиться не только в кристаллическом и аморфном состоянии, но и в коллоидном (глинистые).

 

 

Структура – вторая из основных характеристик горной породы, отражающая её внутреннее строение. Структуры осадочных горных пород из-за их разнообразия не имеют единой классификации и выделяются для каждой группы ОГП отдельно (табл. 1):

 

а) для структур обломочных ОГП (таблица 1) определяющее значение имеют

· размеры обломков (, в разнозернистых породах структурный тип устанавливают по преобладающей фракции);

· внешний облик обломков, различают по степени окатанности:

Ø неокатанные (угловатые) не несут следов обработки водой или ледником, следовательно, переноса обломочного материала от места образования не было или он был кратковременным и на небольшое расстояние (глыбы, щебень, дресва),

Ø окатанные обломки указывают на долгий путь и длительное время переноса до места отложения (валуны, галечник, гравий);

· по физическомуе состояниюе породы

Ø рыхлые (валуны, щебень, галечник, гравий, песок),

Ø сцементированные (брекчия, конгломерат, песчаник, алевролит).

Таблица 1 – Структуры обломочных ОГП

Размер обломков, мм	Рыхлые	Сцементированные
Угловатые	Окатанные	Угловатые	Окатанные
Более 200	глыбы	валуны	глыбовая брекчия	валунный конгломерат
Более 10	щебень	галечник	щебневая брекчия	конгломерат
Более 2	дресва	гравий	дресвяная брекчия	гравийный конгломерат
2-1	грубозернистый песок	грубозернистый песчаник
1-0,5	крупнозернистый песок	крупнозернистый песчаник
0,5-0,25	среднезернистый песок	среднезернистый песчаник
0,25-0,1	мелкозернистый песок	мелкозернистый песчаник
0,1-0,05	тонкозернистый песок	тонкозернистый песчаник
0,05-0,005	алеврит (пыль)	алевролит

Для сцементированных обломочных ОГП очень важен состав цемента (глинистый, железистый, битуминозный, карбонатный и др.) и его тип (количественное соотношение и расположение по отношению к обломкам) (рис.унок 5):

 

Рис.унок 5. Типы цемента (по М.С. Швецову)

а) базальный и коррозионный (разъедания); б) базальный и сгустковый (неравномерный); в) цемент пор; г) контактовый (соприкосновения); д) цемент пор и выполнения; е) беспорядочно зернистый кристаллический; ж) крустификационный (обрастания); з) нарастания (регенерации); и) прорастания

Таблица 1

РАЗМЕР ОБЛОМКОВ, ММ	РЫХЛЫЕ	СЦЕМЕНТИРОВАННЫЕ
УГЛОВАТЫЕ	ОКАТАННЫЕ	УГЛОВАТЫЕ	ОКАТАННЫЕ
БОЛЕЕ 200	ГЛЫБЫ	ВАЛУНЫ	ГЛЫБОВАЯ БРЕКЧИЯ	ВАЛУННЫЙ КОНГЛОМЕРАТ
БОЛЕЕ 10	ЩЕБЕНЬ	ГАЛЕЧНИК	ЩЕБНЕВАЯ БРЕКЧИЯ	КОНГЛОМЕРАТ
БОЛЕЕ 2	ДРЕСВА	ГРАВИЙ	ДРЕСВЯНАЯ БРЕКЧИЯ	ГРАВИЙНЫЙ КОНГЛОМЕРАТ
2-1	ГРУБОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСОК	ГРУБОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСЧАНИК
1-0,5	КРУПНОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСОК	КРУПНОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСЧАНИК
0,5-0,25	СРЕДНЕЗЕРНИСТЫЙ ПЕСОК	СРЕДНЕЗЕРНИСТЫЙ ПЕСЧАНИК
0,25-0,1	МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСОК	МЕЛКОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСЧАНИК
0,1-0,05	ТОНКОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСОК	ТОНКОЗЕРНИСТЫЙ ПЕСЧАНИК
0,05-0,005	АЛЕВРИТ (ПЫЛЬ)	АЛЕВРОЛИТ

 

 

б) структуры глинистых пород выделяют по размерам частиц (табл.ица 2). Формы глинистых частиц (чешуйки, листочки, пластинки) при этом не учитываются, т. к. различимы только под микроскопом:

Таблица 2 – Структуры глинистых ОГП

Размеры частиц, мм	Наименование частиц	Осадки и рыхлые породы	Сцементированные породы	Струк- туры
0,01-0,005 (грубая фракция)	Глинистые (пелитовая фракция)	Глины	Аргиллиты	Пылевато-глинистая
< 0,005 (тонко- дисперсная фракция)	Известковые глины	Мергели	Глинистая (пелитовая)

 

в) в хемогенных ОГП структуры хемогенных ОГП выделяют по размерам и форме зёерен (табл.ица 3):

Таблица 3 – Структуры хемогенных ОГП

Группы пород	Осадки и рыхлые г. п.	Сцементированнные породы	Структуры
Галоидные		Каменная соль и др.	Крупнозернистая, среднезернистая, мелкозернистая, натёечная
Сульфаты   Карбонаты		Гипс, ангидрит   Известняки, доломиты, магнезиты	Крупнозернистая, среднезернистая мелкозернистая, волокнистая, плотная
Железистые	Глауконитовые пески, рыхлые осадки и гидроокислы железа	Глауконитовые песчаники,   бурые железняки	Крупнозернистая, среднезернистая, мелкозернистая; оолитовая, плотная, землистая

 

г) структуры органогенных ОГП выделяют по виду органики и по её сохранности (табл.ица 4):

 

 

Таблица 4 – Структуры органогенных ОГП

Группы пород	Осадки и рыхлые породы	Сцементирован- ные породы	Структуры
Кремнистые		Трепелы, опоки, диатомит	Глобулярная, землистая
Карбонаты		Известняки, мел,	Ракушечная, землистая
Каусто-биолиты	Сапропель, гумусовые отложения	Сапропелиты, горючие сланцы, ископаемые угли	Тонкозернистая

 

д) в породах сложного генезиса структуры выделяют по размерам зёерен:

- землистая,

- глинисто-пылеватая.

 

 

Текстуры ОГП (табл.ица 5) зависят от взаимного расположения минеральных частиц:

 

Таблица 5 – Текстуры осадочных горных пород

Текстуры	Обломочные	Глинистые	Хемо- генные	Органо-генные	Сложного генезиса
Плотная, массивная	Брекчия, конгломерат, песчаник	Глины	Ангидрит, каменная соль, известняк	Мел, трепел, диатомит	Опока
Пористая, кавернозная	Гравий, песок, лёсс		Известняк, бурый железняк	Ракушечник, коралловый известняк
Слоистая, полосчатая	Алевролит	Суглинки, глины	Известняк		Мергель
Туфовая	Туф
Плойчатая		Глины

 

Окраска любой горной породы определяется цветом минералов, входящих в её состав (пески, состоящие из зерен кварца белые, а из роговой обманки - черные), а для осадочных пород имеет значение ещё и окраска цемента в составе породы (кварцевый цемент придает породе светлую окраску, битуминозный цемент окрашивает породу в черный цвет, а железистый - в красный. Глины, содержащие тонкорассеянное углефицированное органическое вещество имеют чёрный и тёмно-серый цвета).

Климат, в котором ОГП сформировались, также влияет на их окраску (в районах с прохладным и влажным климатом формируются ОГП серо-зеленого цвета, в районах с сухим жарким климатом - красного, бурого, желтовато-бурого).

 

Плотность – характеристика горной породы, зависящая от её состава. У осадочных горных пород онвесьма разнообразна (от 250 кг/м ³ у диатомитов до 3000 кг/м ³ у известняков).

Важной характеристикой осадочных горных пород является пористость, оказывающая влияние на прочностные и водные свойства ОГП (песчаники 10 -15%, ракушечник 30 - 40%, пески 30 - 40%, глины и суглинки 40 - 50%, ил 70 -80%);

Водные свойства

Водопроницаемость – способность горных пород пропускать через себя (фильтровать) воду может проявляться у ОГП в зависимости от их трещиноватости (известняк), но ещё в большей степени – от их пористости (галечник, песок):

 

Ø очень сильно водопроницаемые - более 30 м ³ /сутки;

Ø сильно водопроницаемые - от 3 до 30 м ³ /сутки;

Ø водопроницаемые - от 0,30 до 3 м ³ /сутки;

Ø слабо водопроницаемые - от 0,005 до 0,30 м ³ /сутки;

Ø неводопроницаемые - менее 0,005 м ³ /сутки;

Влагоёмкость – способность горных пород вмещать некоторое количество влаги, набухать, увеличиваться в объёме (глинистые породы).

Химическая активность горных пород выражается в их взаимодействии с 10%-ной соляной кислотой HCl. Осадочные породы, содержащие карбонат кальция, бурно реагируют с кислотой (мел, мергель, известняк, ракушечник; лёсс и обломочные породы, скреплённые карбонатным цементом). Другие породы могут растворяться в кислоте без бурных реакций (гипс, каменная соль и т. п.).

С водой взаимодействуют, т.е. растворяются в ней, практически те же активные породы. Зачастую их растворению способствует СО ₂. Это значит, что в природных условиях такие породы подвержены выщелачиванию подземными водами, образуют карстовые полости, и возведённые на них сооружения подвергаются опасности.

Прочность (предел сопротивления одноосному сжатию) у осадочных горных пород обычно ниже, чем у МГП и МетГП, поэтому, кроме общепринятых интервалов, для осадочных пород используют ещё более дробное разделение:

- пониженной прочности - от 3 до 5 МПа;

- низкой прочности - от 1 до 3 МПа;

- очень низкой прочности - менее 1 МПа.

R _сж ОГП колеблется в широких пределах (от 0,15 МПа у песков до 260 МПа у кремнистых песчаников).

 

Трещиноватость характерна для монолитных ОГП (брекчия, известняк, опока), но проявляется в разной степени (известняки всегда сильно трещиноваты; массивы гипса не содержат трещин, т.к. гипс способен их «залечивать»).

 

Устойчивость ОГП за редким исключением (кремнистый песчаник) невелика. Это объясняется небольшой механической прочностью и часто проявляющейся химической активностью.

 

Особые свойства

ü слоистость и параллельная полóсчатость, характерная для многих ОГП и объясняемая отложением осадочного материала;

ü наличие органических остатков;

ü в

ü Важной характеристикой осадочных горных пород является пористость, оказывающая влияние на прочностные и водные свойства ОГП (песчаники 10 -15%, ракушечник 30 - 40%, пески 30 - 40%, глины и суглинки 40 - 50%, ил 70 -80%);

ü сСпособность к доуплотнению характерна для песчаных пород, которые чутко реагируют на вибрацию (землетрясение, работа механизмов и т.п.);

ü глинистые породы при замачивании способны впитывать воду, увеличиваясь в объёме. Не менее опасно и уплотнение глинистых пород при высыхании. Эти явления могут привести к неравномерной осадке сооружения (Пизанская башня) и даже к его деформации;

ü

ü ОГП, содержащие глинистые частицы, при увлажнении способны переходить сначала в пластичное состояние, а затем и в текучее.;

ü слоистость и параллельная полосчатость, характерная для многих ОГП и объясняемая отложением осадочного материала;

ü наличие органических остатков.

Формы залегания осадочных горных пород особым разнообразием не отличаются. зависят от их генезиса и влияют на целесообразность разработки массива. Первичной формой залегания осадочных горных пород является слой – геологическое тело плоской формы, ограниченное двумя приблизительно параллельными плоскостями и обладающее более или менее однородным составом. Со временем слои могут несколько изменить свою форму (рисунок. 6):

 

 

Рисунок. 6. Слоистость:

а) слой; б) линза; в) выклинивание слоя; г) прослой; д) пережим слоя

 

 

Месторождения

Осадочные горные породы составляют не более 5 - 8% объёма земной коры, но распространены чрезвычайно широко и покрывают 75% площади земной поверхности слоем мощностью до 10-12 км.

Многие ОГП распространены в России практически повсеместно (известняки, пески). Лучше всего они сохранились на Восточно-Европейской и Сибирской платформах, Причерноморской и Днепровско-Донской впадинах, где залегают почти горизонтально.

 

Применение

а) ОГПчаще других встречаются на поверхности земли и, соответственно, служат основаниями сооружений. При оценке этих грунтов необходимо учитывать не только их прочность, но и способность к выщелачиванию и доуплотнению.

Многие ОГП требуют укрепления перед строительством сооружений (лёсс, пески, глины, суглинки, супеси), а некоторые совсем непригодны для таких целей (щебень);

 

б) естественные строительные материалы. Осадочные горные породы используются в строительстве в естественном виде:

· штучный камень

Ø облицовочный камень производят из прочных декоративно окрашенных ОГП (брекчия, песчаник, известняк, ракушечник);

Ø стеновые блоки изготавливают из достаточно прочных и пористых пород (известняк, туф вулканический);

· дроблёный камень ( щебень, доломит);

 

в) многие осадочные горные породы служат сырьём для изготовления строительных материалов:

Ø кирпич является одним из наиболее распространённых строительных материалов. Его изготовление основывается на использовании глинистых пород (глин и суглинков), песков, лёссов, трепела, диатомита;

Ø цемент – необходимый материал при любом строительстве. Представляет собой тонкий порошок, полученный при измельчении мергеля, опоки, известняка, мела, лёссов;

Ø производство извести – известняк;

Ø керамические изделия получают, используя глины, опоку, лёсс;

Ø стекло производится из кварцевого песка с применением мела;

Ø огнеупоры – из песков, песчаников, доломита;

Ø заполнители бетонов - щебень, гравий, песок, ракушечник;

Ø дорожное строительство - грубообломочные ОГП, супеси;

 

г) другое применение осадочных горных пород:

Ø энергетика – нефть, природный газ, уголь, торф, горючий сл