Общие сведения о горных породах

Горные породы - главный источник получения строительных материалов. Это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образующиеся под влиянием одинаковых условий.

Минералы - вещества, являющиеся продуктами природных реакций, происходящих в земной коре, однородные по химическому составу и физическим свойствам.

Горная порода может состоять из одного минерала - мономинеральная (например, гипс СаSO₄.2H₂O), либо из нескольких минералов - полиминеральная (например, гранит состоит из кварца, слюды, полевых шпатов).

Горные породы классифицируются (табл. 3.1) по условиям их происхождения (по генетическому признаку), так как именно происхождение определяет химико-минералогический состав, строение и свойства горной породы.

Магматические (изверженные) горные породы образовались в результате охлаждения и затвердевания магмы (силикатный расплав, поступающий из недр земли). Они слагают большую часть земной коры. В зависимости от скорости и условий охлаждения они делятся на глубинные, излившиеся плотные и излившиеся пористые.

Глубинные горные породы образовались в глубине земной коры в результате медленного и равномерного охлаждения магмы при относительно высоком давлении вышележащих слоев земли. Эти условия благоприятствовали полной кристаллизации минералов из магматического расплава и формированию зернисто-кристаллического строения.

Отсюда и высокие физико-механические свойства глубинных пород: малая пористость и объемное водопоглощение (<1%), высокая прочность (Rсж = 100 - 300 МПа), высокая плотность ( = 2600 -3000 кг/м³), высокая морозостойкость, высокая теплопроводность ( 3 Вт/(м.⁰C)), хорошая декоративность многих глубинных пород, высокие технологические свойства (хорошо полируются и шлифуются до зеркального блеска).

Излившиеся плотные породы образовались при излиянии магмы из глубины и застывании ее в поверхностных слоях земной коры или на поверхности земли. Магма остывала более быстро и менее равномерно, поэтому минералы из расплава либо не успели закристаллизоваться, либо закристаллизовались только те, которые имеют высокую скорость кристаллизации. Вследствие этого, структура этих пород стекловатая, скрытокристаллическая или порфировая (в аморфное стекло или мелкокристаллическую массу включены вкрапленники кристаллов).

Неоднородность структуры отражается на свойствах горных пород. Так, излившиеся плотные породы - кварцевые порфиры по минеральному составу близки к гранитам, но более хрупки и менее стойки к резким колебаниям температуры. Значения прочности, пористости, волопоглощения близки к глубинным породам.

Излившиеся пористые породы образовались при вулканических извержениях, когда на поверхность земли под большим давлением выбрасывались частицы раздробленной магмы вместе с парами и газами. Магма, быстро охлаждалась и удерживая газы при снижении давления, приобретала стеклообразное пористое строение.

Эти породы имеют малую среднюю плотность (750-1400 кг/м³), высокую пористость (45-70%), небольшую теплопроводность (0,15-0,35 Вт/(м.⁰C)), достаточную прочность (5-15 МПа и более), высокую морозостойкость (ввиду того, что большинство пор замкнутые). Среди прочих свойств следует отметить высокую долговечность, химическую активность, хорошие технологические свойства (легко обрабатываются, распиливаются, пробиваются гвоздями, шлифуются, но не полируются).

Осадочные горные породы образовались в результате разрушения магматических (первичных) горных пород, которые находились на поверхности земли и подвергались процессам природного выветривания, т.е. сменам температур, увлажнению и высыханию, замораживанию и оттаиванию и другим атмосферным воздействиям. Продукты разрушения часто переносились водой на большие расстояния и отлагались. Так образовались рыхлые механические отложения. Часть их в дальнейшем подвергалась цементированию различными природными цементами и таким образом возникали сцементированные породы.

Некоторые осадочные породы – органогенные (органического происхождения) - образовались из крупных скоплений отмерших животных (зоогенные) и растительных (фитогенные) организмов (скелеты губок, кораллы, панцири, раковины, водоросли и т.д.).

Химические осадки образовались из концентрированных водных растворов солей, некоторые - за счет взаимодействия составных частей первичной горной породы с веществами, находящимися в окружающей среде.

Строение у осадочных пород более пористое, чем у плотных магматических. Характерная особенность строения - слоистость. По сравнению с плотными магматическими породами они имеют большую пористость, меньшую прочность; некоторые осадочные породы растворяются в воде, некоторые распадаются в воде на мельчайшие частицы.

Таблица 3.1.