Ультракислые породы – Имеют незначительное распространение. Содержат >75% SiO2 ихминералояческий состави структурные особенности. Представлены пегматитами и аляскитами.
Аляскиты – полнокристаллические породы светлой окраски, содержащие не более 5 % темноцветных минералов. Структура крупнозернистая. Основными минералами являются кварц и ортоклаз. Аляскиты применяются в керамике и как огнеупорный материал.
Пегматиты слагают обычно жилы и состоят из крупных зерен кварца, полевого шпата и в меньшей степени цветных минералов (обычно мусконита и биотита). Характерно взаимное прорастание зерен кварца и полевого шпата с образованием пегматитовой графической структуры. На полированных плоскостях образца с такой структурой поверхность пегматитов напоминает древнееврейские письмена(отсюда название – “письменный гранит”).
Петатмы используются в керамической промышленности. С ними связаны месторождения редких элементов.
Кислыепороды
Это самая распространенная группа среди магматических пород. Содержание SiO2 колеблется в пределах 65-75%. Основными представителями кислых пород являются граниты и их излившиеся аналоги – липариты (кайнотипные) и кварцевые порфиры (палеотипные).
Граниты характеризуются светлой окраской, различной по крупности зерен структурой и следующим минералогическим составом: калиевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин) –
50-60%; кислый плагиоклаз – 10-15%; кварц – 30-35%; цветные минералы (слюды, редко роговая обманка) – до 10%.
Выветривание гранитов приводит к образованию дресвы, щебня, песка и глинистых частиц. Наиболее стойкие к выветриванию -мелкозернистые разновидности массивной текстуры.
Основными показателями физико-механических свойств гранитов являются их плотность, временное сопротивление сжатию, деформационные особенности. Неизменные разности гранитов обладают сопротивлению сжатию более 1500 кг/см2. На прочность гранитов существенно влияют их минералогический состав и структурные особенности. Например, микроклиновые граниты имеют сопротивление сжатию более 1000 кг/см2; биотитовые – 800 кг/см2; порфировидные граниты – 400-450 кг/см2. Слаботрещиноватые граниты характеризуются модулем деформации 160*103. Объемная масса гранитов составляет 2600-2700 кг/см3.
Граниты используются для облицовки различных сооружений, кладки фундаментов, как дорожный материал, в качестве заполнителя и др.
Кварцевые порфиры и липариты – это породы с плотной, скрытокристаллической основной массой, на фоне которой выделяются мелкие вкрапленники кварца. Отличаются прочностью и стойкостью против выветривания. Сопротивление сжатию составляет до 2800 кг/см2. Стекловатые разновидности этих пород называются вулканическими стеклами (обсидиан, смоляной камень, перлиты), которые используются для изготовления стекла и как теплоизоляционный материал (вспученные перлиты).
Пемза – пористая, очень легкая и хрупкая масса, способная плавать в воде. Объемная масса её 900 кг/см3. Используется в качестве абразивного и теплоизоляционного материала.
Средние породы
Содержат 55-65% SiO2. Типичным представителем этих пород являются и их излившиеся аналоги – андезиты (кайнотипные) и порфириты (палеотипные).
Диориты – это породы с серой, темно-серой окраской, полнокристаллически-зернистой структурой. Состоят из среднего плагиоклаза (60-65%) и цветных материалов – роговой обманки, биотита, реже диопсида (25-35%). Второстепенными минералами являются ортоклаз и микролин, кварц, оливин, магнетит. Иногда содержание кварца увеличивается до 10-15 % и диориты переходят в кварцевые диориты.
Объемная масса диоритов 2800-3000 кг/м3, предел прочности на сжатие – 1800-2400 кг/см2. При выветривании диориты сильно разрушаются и становятся мало пригодными для строительных целей.
Андезиты имеют плотное сложение и относительно устойчивы против выветривания. Объемная масса составляет 2560–2850 кг/м3, сопротивление сжатию – I200-I400 кг/см2. Используются как стеновой, дорожный и поделочный камень.
Порфириты отличаются от андезитов значительной выветренностью и изменением. Имеют порфировую структуру и плотную основную массу. Объемная масса 2500-3000 кг/м3, предел прочности на сжатие 1600-2500 кг/саг.
Щелочные породы
По количеству кремнезема соответствуют средним и основным породам, но отличаются от них высоким содержанием щелочей (до 20%). К щелочным «породам относятся сиениты и нефелиновые сиениты. Их эффузивными аналогами являются трахиты, порфиры, ортофиры.
Сиениты состоят из ортоклаза, микроклина- (30-55%), олигоклаза и андезина (20-40%), роговой обманки, биотита и пироксена (20-30%). В кварцевых сиенитах содержание кварца достигает 5%. Окраска светлая: розовато-желтая, светло-серая, красная. Структура обычно равномернозернистая, иногда порфиро-Бидная. Объемная масса 2600-2800 кг/м3, прочность на жатие -1200-1600 кг/см2. Иэ-эа отсутствия кварца сиениты обрабатываются значительно легче, чем граниты. Применяются как
щебень для бетона, дорожный и облицовочный материал.
Основные породы
Содержат 45-55% SiО2. Представлены габбро и их излившимися аналагоми: базальтами (кайнотипными) и дабазами(палеотипыми).
Г а б б р о – это порода с полнокристалляческой структурой темно-зеленовато-серой (до черной) окраской и следующим минералогическим составом: основной плагиоклаз (лабрадор)
– 30-70%, пироксен (авгит), роговая обманка – 30-65%, кварц
– до 5% (в кварцевом габбро). Объемная масса 2900-3100 кг/м3, прочность на сжатие находится в прямой зависимости от степени сохранности габбро и колеблется от 400-800 до 2000-4000 к г/см2, модуль реформации составляет в среднем 1250 х 10* кг/см2.
Разрушенные габбровые породы имеют коэффициент фильтрации вод до 40 м/сутки, тогда как слабо Трещиноватые разности являются практически водонепроницаемши.
Габбро является весьма прочной породой и с трудом поддается обработке. Широко применяется в качестве бутового камня, щебня дая бетона, облицовки набережных.
Базальты – плотиокристаллические породы массивной, стекловатой, нередко пористой структуры. Окраска их темная, почти черная. Удельный вес 3000-3300 кг/см3, объемная масса до 3000 кг/см3, временное сопротивление сжатию достигает 5000 кг/см2 (в пористых базальтах величина прочности на сжатие снижается до 200 кг/см ). При термической обработке предел прочности на сжатие плавленного базальта увеличивается до 10000 кг/см2.
Базальты широко применяются как строительный и дорожный камень, кислотоупорный, облицовочный и электроизоляционный материал.
Диабазы, являясь палеотипным аналогом базальтов, обладают несколько пониженными значениями объемной массы (2950-2960 кг/м3) и ■ сопротивлением сжатию (1500-1800 кг/см2, максимум 2700 кг/см2). Величина пористости составляет 2,0-2,9%. Выветренные диабазы имеют меньшую объемную массу
(до 2800 кг/см3), увеличенную пористость (до 7%) и низкую прочность (500-700 кг/см2); модуль упругости в них составляет 16*I03 кг/см2, а модуль деформации – 11,4*103кг/см .
Ультраосновные породы
Содержат SiO2 менее 45%. Характеризуются темной до черной окраской, крупнозернистой структурой. Практически не содержат полевых шпатов и кварца и состоят из пироксена, оливина и рудного минерала. В природе имеют незначительное распространение. Типичными представителями ультраосновных пород являются перидотиты, пироксениты, горнблендиты и дуниты. Залегают в глубоких горизонтах земной коры и на поверхности легко изменяются. Применяются как поделочные и строительные материалы для внутренней отделки зданий и для изготовления огнеупорных кирпичей.
II ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Осадочные горные породы возникают от разрушения других ранее образованных пород, а также из продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов. По своему происхождению осадочные породы подразделяются на две большие группы: морские и континентальные.
Факторы образования осадочных горных пород
Выветривание. Процессы выветривания сосредоточены в верхней части литосферы и обусловлены атмосферными агентами, водой и организмами. Физическое выветривание приводит к раздроблению и механическому распаду массивных горных пород на глыбы, куски и более мелкие частицы.
При химическом выветривании происходит химическое изменение составных частей горных пород и минералов, часть которых переходит в раствор и уносится. К этим процессам присоединяется и биохимическое выветривание.
Перенос. Продукты ”выветривания или накапливаются на месте, или переносятся и отлагаются в других местах. Перенос может осуществляться водой (поверхностные воды, реки, морские течения), ветром и ледниками.
О л о ж е н и е. Продукты разрушения горных пород могут отлагаться на суше или в морских бассейнах. Соответственно образуются континентальные и морские отложения.
В результате процессов отложения возникают скопления рыхлого материала (осадки), из которых дальнейшем формируются осадочные горные породы. Наиболее крупные обломки отлагаются ближе к материнским породам; более мелкие – переносятся на большее расстояние. При отложении осадков происходит не только механическая дифференциация обломочного материала, но и химическая, протекающая при выпадении в осадок различных компонентов из истинных и коллоидных- растворов.
Диагенез – это совокупность процессов, превращающих рыхлые осадки в плотные осадочные породы. Вначале происходило уплотнение рыхлого материала под влиянием нагрузки вышележащих слоев, накапливающихся с течением времени. Вторая стадия диагенеза – децимация, осадков, заключающаяся в заполнении пустот выпадающими из циркулирующих в них вод растворенными веществами. Наиболее существенную роль при цементации осадков играют СаСО3, СаSО4, SiO2 и окислы железа.
Форма залегания осадочных горных пород
I. Ненарушенное (первичное) залегание.
Условия и формы залегания осадочных пород отражают закономерности их формирования. Одной из характерных особенностей осадочных пород является слоистость, указывающая на частую смену режима осадконакопления.
Слой (пласт) – обширная, иногда значительной мощности плитообразная масса однородной горной породы, ограниченная плоскостями напластования. Верхняя часть слоя называется кровлей, а нижняя – подошвой. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой есть мощность слоя. Сдои могут различаться как по составу, так и по структурно-текстурным особенностям (рис. 40).
Если слои (пласты) горных пород залегают так, как они в свое время отложились, то такое залегание называют ненарушенным (первичным, нормальным).
Слои могут выклиниваться, сменять друг друга в разрезе и плане или образовывать линзы, что весьма важно учитывать при проектировании сооружений, так как на разных участках такие породы будут обладать различной несущей способностью.
2. Нарушенное залегание.
Всякое отклонение от горизонтального залегания свидетельствует о нарушении, или дислокации пластов. Различают две основные формы нарушений: пликативные (складчатые) и дизъюнктивные (разрывные).
Пликативные дислокации
Наиболее простая форма нарушения в залегании пластов сводится к их наклону:
0-15° – слабо наклоненные;
15-30° – пологие;
30-75° – сильно наклоненные;
75-80° – крутые;
80-90° – вертикальные (стояще “на головах”) •
Складчатость – такое нарушенное залегание, когда пласты выводятся из первоначального положения так, что плоскости их последовательно, волнообразно понижаясь и повышаясь меняют свое падение на обратное.
Складка, обращенная вершиной вверх, называется а н т и к л и н а л ь но й, а вершиной вниз – синклинальной (рис. 41). В ядре антиклинали находятся более древние породы, а в ядре синклинали – более молодые.
Элементы, складки (рис.42). Часть складки в месте перегиба слоев называется замком, сводом или я д-р о м. Части складок, примыкавшие к своду, называются крыльями. Угол, образованный линиями, являющиеся продолжением крыльев складки, называется углом складки.
Воображаемая плоскость, делящая пополам угол складки, называется осевой плоскостью, ее пересечение с перегибами крыльев – шарниром.
Направление наклона крыльев складки будет направлением падения, а угол, под которым наклонено крыло, -углом падения.
Линия, соединяющая вершины антиклинали или синклинами называется линией п р о с т и р а н и я, т.е. линия простирания всегда будет проходить перпендикулярно линии падения.
В зависимости от положения осевой плоскости, наклона крыльев (рис. 43) различают складки нормальные (прямые, косые,
опрокинутые), изоклинальные, веерообразные, моноклинальные (флексуры).
Дизъюнктивные дислокации
Различают следующее дизъюнктивные (разрывные) нарушения залегания пластов (рис. 44,45):
Надвиг – одно крыло (или пласт) надвигается на другое. Надвиг без разрыва сплошности пласта называется покровом (или ш а р ь я ж е м).
С б р о с – нарушение, по которому произошло перемещение отдельных пластов в вертикальном или близком к нему направлениях. Плоскость, по которой происходит перемещение, называется плоскостью сброса, а сама трещина – сбрасывателем. Плоскость разрыва при сбросе обычно наклонена в сторону опущенных пород. Если плоскость смещения нависает над опущенным крылом, то такое нарушение будет назывался несогласным сбросом, или взбросом.
Сбросы и взбросы нередко развиваются группами, с образованием грабенов и горстов.
Грабен – это структура, образованная сбросами или взбросами, центральные части которых опущены и сложены на поверхности породами более молодыми, чем породы, обнажающиеся в приподнятых краевых частях.
Горст, в противоположность грабену, характеризуется приподнятыми центральны»! частями, на поверхности которых обнажаются более древние породы, чем в краевых опущенных частях.
Сдвиг – это разрывы, смещения по которым происходят в горизонтальном направлении.
Трещиноватость осадочных пород
В толщах осадочных пород все трещины отдельности связываются с усадкой переувлажненных осадков с образованием плитчатой отдельности.
В крупных бортах долин в результате образования последних и перенапряжения пород возникают трещины бокового отпора. На оползневых склонах образуются трещины оползания (“заколы”). Трещины просадки формируются при местном опускании покровной толщи, при провалах в карстовых пустотах, вытаивании погребельного льда и при просадках лессовой толщ.
Трещины пучения характерны для районов, связанных нацией ангидритов, с переходом их в поверхностных зонах в гипс Трещины увеличения могут возникнуть в подстилающей толще при сдвиге ее перекрывающими породами.
С процессами; физического выветривания (прежде всего с температурными явлениями) связано образование трещин сокращения и расширения, а также трещин усыхания (особенно в глинистых отложениях).