Горные породы

Горные породы – это минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре и в виде самостоятельных тел.

Горные породы представляют собой закономерные ассоциации минералов, а не случайные их скопления. Горные породы, состоящие из одного минерала, называются мономинеральными (лабрадорит, пироксенит, дунит, гипс и др.), из нескольких минералов – полиминеральными (гранит, диорит, мергель и др.).

Среди горных пород, в соответствии с главными геологическими процессами, которые приводят к их образованию, различают три генетических группы:

- Магматические горные породы – продукты затвердевания природных силикатных расплавов (магм).

- Осадочные горные породы – продукты разложения других, ранее существовавших пород и жизнедеятельности организмов.

- Метаморфические горные породы – продукты перекристаллизации магматических и осадочных пород без их расплавления.

Кроме пород перечисленных групп, резко отличающихся друг от друга по минеральному составу и строению, имеются породы, которые занимают промежуточное положение между этими группами. Встречаются осадочные и магматические породы, подвергшиеся лишь частичному метаморфизму, породы промежуточные между магматическими и осадочными (вулканогенно-осадочные) и др.

Горные породы, находящиеся в сфере инженерной и хозяйственной деятельности человека как среда и основание сооружений, называются грунтами. Их классификация проводится по ГОСТ, где класс выделяется по типу структурных связей, группа и подгруппа – по происхождению (генезису), тип – по петрографическому и гранулометрическому составу, вид – по структуре, текстуре и другим характерным особенностям.

Инженерно-геологические свойства горных пород зависят не только от минералогического состава (лабораторная работа №1), но и от строения, т.е. структуры и текстуры.

К структуре относят те признаки строения, которые характеризуют степень раскристаллизованности, абсолютные и относительные размеры зерен, а также форму и взаимоотношение составных частей горной породы. Структурные признаки связаны с процессами кристаллизации и изменения минералов.

К текстуре относят совокупность признаков строения горной породы, обусловленных ориентировкой и относительным положением и распределением составных частей породы. Текстуры, как правило, изучаются макроскопически, причем часто наиболее важные наблюдения получают именно в поле при изучении обнажений. Тип текстуры зависит и от условий кристаллизации, и от влияния внешних факторов. Иногда структурные и текстурные признаки бывает трудно разграничить. У горных пород можно наблюдать следующие типы строения структуры и текстуры:

- Структура полнокристаллическая (зернистая). Минералы, слагающие породу, представлены зернами, ясно различимыми без помощи лупы. Пример: гранит.

По крупности зерна различают: крупнозернистые (средний размер зерен более 5 мм); среднезернистые (1-5 мм) и мелкозернистые (0,5-1 мм).

Полнокристаллическую различной зернистости структуру имеют горные породы: гранит, диорит, габбро, лабрадорит, гипс, каменная соль, мрамор, скарны, гнейсы, кристаллические сланцы.

Кристаллические породы могут иметь равномернозернистое или неравномернозернистое строение, когда на сплошном зернистом фоне встречаются относительно крупные зерна отдельных минералов. Примером пород равномернозернистого строения может служить гранит, неравномернозернистого – его разновидность: гранит-рапакиви.

- Структура пегматитовая. Наблюдаются сростки двух минералов, обычно кварца и калиевого полевого шпата, причем, калишпат образует крупные выделения, проросшие одинаково ориентированными индивидами кварца. Пример: пегматит.

- Структура скрытокристаллическая. Размеры слагающих породу зерен не превышает 0,5 мм (обычно менее 0,05 мм), и кристаллическое строение устанавливается только под микроскопом. Пример: базальт, диабаз, известковый туф.

- Структура стекловатая. Порода состоит из стекла. Кристаллы практически отсутствуют (не наблюдаются при изучении под микроскопом). Стекловатую структуру имеет обсидиан.

- Структура порфировая. На фоне нераскристаллизованной (либо скрытокристаллической) массы породы видны вкрапления более или менее крупных зерен отдельных минералов (порфировые выделения). Пример: порфирит.

- Структура оолитовая. Оолиты – минеральные образования округлой или эллипсоидной формы, характеризующиеся концентрически-слоистым строением. Размеры оолитов – от долей до 2 мм. Примеры: бокситы и известняки химического происхождения.

- Структура биоморфная. Порода состоит преимущественно из остатков организмов-раковин. Например: известняк-ракушечник.

- Структуры осадочных пород механического происхождения. За основу взяты размеры обломков (обломочных зерен). Выделяют типы структур:

пелитовая (глинистая) – диаметр отдельных обломочных зерен менее 0,005 мм, например, глины, мергели;

алевритовая (пылеватая) – диаметр частиц 0, 005-0,05 мм – это лёсс, алеврит и алевролит;

псаммитовая (песчаная) – размер отдельных частиц 0,05-2,0 мм – пески;

псефитовая – размеры частиц более 2 мм, это гравий, щебень и др.

если обломочный материал сцементирован – это указывается при характеристике структуры осадочной породы. Например: песчаник имеет псаммитовую сцементированную структуру. Конгломерат – псефитовую сцементированную структуру и т. д.

В скобках указаны названия, по которым согласно ГОСТ 25 100-82 в классе нескальных грунтов выделены подгруппы.

- При характеристике структур пород метаморфического генезиса общим для всех типов является термин кристалло-бластовые структуры. Они возникают в результате кристаллобластеза – перекристаллизации пород в твердом состоянии. Примеры: глинистый сланец, филлит, кварцит, яшма.

- Кластическая структура. Это структура обломочных пород вулканогенно-осадочного происхождения: вулканических туфов и вулканического пепла.

Распространенные типы текстур:

- Массивная текстура. Характеризуется равномерным распределением минералов в пространстве, при котором порода в любом участке имеет одинаковый состав и строение. Такая текстура свойственна подавляющему большинству магматических пород и некоторым породам метаморфического и осадочного происхождения. Массивную текстуру имеют: гранит, пегматит, диорит, порфирит, габбро, лабрадорит, диабаз, дунит, обсидиан, гипс, каменная соль, мрамор, яшма. Некоторые горные породы могут иметь другие разновидности текстуры. Например, полосчатые или пятнистые (обсидиан, мрамор, яшма и др.).

- Полосчатая текстура. Обусловлена чередованием полос разного состава. Характерна для некоторых пород магматического и метаморфического происхождения. Примеры: некоторые разновидности габбро, яшмы, обсидиана.

- Пятнистая текстура. Возникает при метаморфизме пород и определяется неравномерным, кучным распределением минералов. Пример: некоторые разновидности мрамора, яшмы.

- Очковая (линзовидная) текстура. Характеризуется наличием крупных линзовидных зерен или агрегатов зерен кварца или полевого шпата, так называемых "очков", которые выделяются на фоне сланцеватой основной массы породы. Пример: некоторые разновидности гнейсов.

- Пузыристая текстура обусловлена наличием в породе полостей, которые ранее были заняты пузырьками газа, формы стенки гладкие, размеры полостей различные. Пузыристой текстурой обладают базальты.

- Шлаковая текстура обусловлена наличием вытянутой формы, беспорядочно расположенных и составляющих по объему больше половины породы. Характерна для лавовых потоков. Пример: пемза.

- Миндалекаменная текстура. Образуется в эффузивной породе при заполнении пустот вторичными минералами – кварцем, хлоритом, цеолитами и т.д. пример: некоторые разновидности базальта.

- Пористая текстура – текстура породы с более или менее обильными порами, не заполненными вторичными минералами. Различают первичную пористость (образовалась одновременно с породой) и вторичную (при выщелачивании).

Грубопористой текстурой обладают известняки-ракушечники, тонкопористой – лёссы, глины, алевриты.

- Сланцеватая текстура. Характеризует обширную группу регионально метаморфизованных пород, формировавшихся в условиях направленного, обычно одностороннего давления. Эта текстура определяется расположением пластинчатых и чешуйчатых минералов по параллельным плоскостям. По этим же плоскостям порода раскалывается на плитки по системе мелких трещин. Пример: сланцы, филлит, гнейс.

- Слоистая текстура. Широко распространенная текстура осадочных пород. В породах с этой текстурой наблюдается чередование параллельных слоев, различающихся между собой минеральным составом, структурными и текстурными особенностями. Такая текстура наблюдается у большинства осадочных пород. Пример: многие разновидности осадочных пород механического происхождения, некоторые известняки.

- Беспорядочная текстура. Это текстура осадочных пород, в которых слагающие частицы расположены без всякой закономерности ориентировки в пространстве. Примеры: пески, галечники, песчаники.

- Сливная (или плотная) текстура характерна для осадочных пород смешанного происхождения. Пример: мергель.

После того как установлено строение породы, необходимо обратить внимание на ее минералогический состав.

Для каждой группы пород характерна своя совокупность основных минералов, присутствие которых в данной породе является обязательным. Отсутствие хотя бы одного из основных минералов приводит к изменению названия породы.

Кроме основных минералов, определяющих название данной породы, встречаются второстепенные минералы, которые могут присутствовать либо могут отсутствовать, нисколько не меняя название породы. Так, например, основными минералами в граните являются кварц, полевые шпаты, слюды, второстепенными – роговая обманка и др.

Окраска горных пород обусловлена цветом минералов, входящих в состав пород. Таким образом, окраска пород в известной мере указывает и на минералогический состав этих образований. Различают породы, имеющие светлую окраску, и породы темной окраски. К светлым окраскам относятся: белая, светло-серая, желтоватая, розовая, красноватая. Темные окраски: серая, темно-серая, темно-зеленая, черная.