Химический и минеральный составы магматических пород

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 8Следующая ⇒

Большинство магматических пород, применяемых в строительстве, содержит химические соединения трех типов — кремнезем, силикаты и алюмосиликаты в виде породообразующих минералов (кварц, полевые шпаты, слюда и железисто-магнезиальные минералы). Каждый минерал кроме химического состава характеризуется определенными н различными физическими свойствами (плотностью, твердостью, прочностью, стойкостью, наличием спайности, блеском, цветом и др.). Поэтому преобладание в породе тех или других минералов, их размеры и расположение отражаются на строительных свойствах каменного материала.

Кварц — диоксид кремния (SiO2) в кристаллической форме. Он отличается высокой плотностью — около 2650 кг/м3, твердостью — 7, прочностью при сжатии — до 2000 МПа и стойкостью.

Кристаллы кварца

При выветривании магматических пород стойкие зерна кварца не разрушаются и образуют пески. Кварц обладает несовершенной спайностью, имеет различную окраску (бесцветную, желтую, молочную) и стеклянный блеск. При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами (кроме плавиковой и горячей фосфорной) и щелочами. При повышенных температурах в среде насыщенного пара кварц взаимодействует со щелочами, например с Са(ОН)2, образуя гидросиликаты (см. гл. 8). При нагревании до 575 и 870 °С он переходит в другие кристаллические формы, скачкообразно увеличиваясь в объеме. Плавится кварц при 1710°С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.

Полевые шпаты — алюмосиликаты, образовавшиеся в результате взаимодействия оксидов кремния и алюминия с оксидами щелочных металлов. Характерная особенность полевых шпатов — ярко выраженная спайность по двум направлениям.

Наиболее распространенными разновидностями полевых шпатов являются: ортоклаз (прямораскалывающийся) и плагиоклазы (косораскалывающиеся).

. Плагиоклаз

Полевые шпаты входят в состав большинства магматических (до 2/3 их массы), многих метаморфических и некоторых осадочных горных пород. Они имеют различную окраску от белого и серого до розового и темно-красного цветов, плотность 2500…2760 кг/м3, твердость 6, предел прочности при сжатии до 170 МПа, температуру плавления 1170…1550 °С. Стойкость полевых шпатов значительно ниже, чем кварца. Под влиянием многократных резких смен температуры и воздействия воды и углекислоты полевые шпаты разрушаются (выветриваются).

Слюды — минералы с весьма совершенной спайностью в одном направлении, которые способны расщепляться на тончайшие упругие пластинки. По химическому составу они представляют собой водные алюмосиликаты сложного состава. Наиболее часто в составе горных пород присутствуют две разновидности слюды — мусковит (светлая алюминиевая слюда) и биотит (железисто-магнезиальная слюда темного цвета). Плотность слюд 2760,..3200 кг/м3, твердость 2…3, стойкость биотита меньше, чем мусковита.

М усковит

Биотит

При выветривании биотит переходит в гидратированную разновидность слюды — вермикулит. Присутствие слюд в горных породах понижает прочность и стойкость породы, затрудняет ее шлифовку и полировку.

Железисто-магнезиальные минералы за их темный цвет (от темно-зеленого до черного) называют темноокрашенными минералами. По химическому составу они представляют собой железисто-магнезиальные силикаты. Среди минералов этой группы наиболее распространенными породообразующими минералами являются амфиболы (чаще роговые обманки), пироксены (например, авгиты) и оливины.

Амфиболит

Минералы этой группы отличаются большой плотностью 3000…3600 кг/м3, твердостью 5, 5…. 7, 5, высокой ударной вязкостью, повышенной стойкостью против выветривания (кроме оливина). Эти же свойства они придают и содержащим их горным породам.

18.Классификация осадочных и хемогенных горных пород по условиям образования.

Осадочные горные породы представляют собой скопления минерального или органического вещества, которые образуются в результате экзогенных процессов в пределах земной поверхности – на дне водоёмов или на поверхности суши. Они покрывают около 75 % поверхности Земли, при этом, составляя всего 5 % земной коры, в связи, с чем строительство производится в основном на осадочных породах.

Образование осадочных пород ( литогенез ) представляет собой совокупность ряда последовательных стадий:

-выветривание (физическое разрушение, дробление пород и последующее химическое разложение до состояния глин), которое приводит к разрушению верхней части всей континентальной коры;

-перенос преимущественно речными потоками, а также ветром, ледниками, временными водотоками. Продукты выветривания при этом продолжают измельчаться, истираться, сортироваться;

Классификация терригенных осадочных пород

Терригенные породы	Размеры частиц, мм	Рыхлые породы (несцементированные)	Сцементированные породы
окатанные	угловатые	окатанные	угловатые
Грубообломочные (псефиты) > 50 %	> 200 > 10 > 2	Валуны Галечник Гравий	Глыбы Щебень Дресва	Конгломерат Гравелит	Брекчия
Песчаные (псаммиты) > 50 %	> 2 (> 25 %) > 0, 5 > 0, 25 > 0, 1(> 75 %) > 0, 1(< 75 %)	Песок гравелистый Песок крупный Песок средний Песок мелкий Песок пылеватый	Песчаники
Пылеватые (алевриты)	0, 05-0, 005	Пыль (алевриты), лесс	Алевролиты
Глинистые (пелиты)	< 0, 005	Глины, суглинки, супеси	Аргиллиты, глинистые сланцы

Хемогенные породы образуются при химическом разрушении и растворении минералов материнских пород и последующим выпадением новых минералов в осадок из пересыщенных растворов (табл. 5).

Классификация хемогенных осадочных пород

Название	Химический состав
Галоиды: галит сильвин	NaCl КCl
Сульфаты: гипс ангидрит	CaSO₄·2H₂O CaSO₄
Карбонаты: известняк плотный, оолитовый известковый туф доломит	CaCO₃ CaCO₃ CaMg(CO₃)₂

Органогенные образования представляют собой продукты жизнедеятельности и отмирания живых организмов. Сюда относятся известняки – продукты отмирания организмов, извлекающих из среды обитания СаСО₃, опоки, имеющие состав SiO₂·nH₂O и угли, представляющие собой различные углеродистые соединения. При классификации органогенных и хемогенных пород определяющим является их химический состав (табл. 6).

Классификация органогенных осадочных пород

Название	Химический состав
Известковые: известняк-ракушечник известняк битуминозный мел	CaCO₃
Кремнистые: трепел опока диатомит	SiO₂·nH₂O
Углеродистые: торф уголь нефть сапропелиты	Органические соединения углерода

Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород, является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями накопления осадков.

Слои представляют собой более или менее плоские тела, горизонтальные размеры которых во много раз больше их толщины (мощности), и отделяющиеся друг от друга поверхностями напластования. Слоистая текстура обусловлена чередованием слоев нескольких разностей осадочных пород и может быть вызвана резким изменением размеров обломочных частиц и вещественного состава пород, либо ориентировкой осадочного материала.

Часто встречается у осадочных пород пористая текстура. По степени пористости выделяют: микропористые (поры не заметны на глаз), мелкопористые (можно различить мелкие поры), крупнопористые (размер пор от 0, 5-2, 5 мм), кавернозные (крупные поры-каверны на месте выщелоченных частей породы).

Массивные текстуры характерны для однородных зернистых хемогенных и органогенных пород.

Рыхлую текстуру имеют осадочные несцементированные породы.

Структуры осадочных пород отражают их происхождение.

Для обломочных пород выделяются структуры, в зависимости от величины обломков (псаммитовая, пелитовая и т.д.) (табл. 4).

Кристаллически-зернистая структура характерна для хемогенных пород (известняк, доломит, гипс). В зависимости от размера зерен слагающих породу выделяют: крупнозернистую (преобладают зерна > 0, 5 мм), среднезернистую (0, 5-1 мм), мелкозернистую (0, 1-0, 05 мм), тонкозернистую (0, 05-0, 01 мм) и микрозернистую (преобладают зерна < 0, 01 мм).

Оолитовая структура представляет собой скопление мелких шаровидных стяжений различного размера (оолитовые известняки, бокситы).

Для органогенных пород, в составе которых более 20-30 % объема породы занимают остатки организмов, структура породы определяется в зависимости от степени сохранности и количества этих остатков. Выделяют: биоморфную структуру – хорошая сохранность остатков скелетных организмов ; детритовую структуру – порода полностью состоит из скелетных обломков, размером > 0, 1 мм; биогенно-шламовую структуру – обломки < 0, 1 мм.

Магматические горные породы

представляют собой естественные минеральные агрегаты, формирующиеся в литосфере или на поверхности Земли в ходе различных геологических процессов. Строение горных пород характеризуется структурой и текстурой.

Магматические горные породы ( вместе с метаморфическими породами) слагают основную массу земной коры. В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается прежде всего содержание оксида кремния, по которому магматические породы делятся на четыре группы:

1) ультраосновные породы, содержащие менее 45 % SiO2, (в строении земной

коры играют незначительную роль, все ультраосновные породы обладают большой плотностью (3, 0-3, 4), обусловленной их минеральным составом).

2) основные - 45-52%, (широко распространены в земной коре, особенно их эффузивные разновидности (базальты- черные или темно-серые вулканические породы, залегают в виде лавовых потоков и покровов), и габбро - глубинные интрузивные породы).

3) средние -52-65 % (характеризуются большим содержанием светлых минералов, чем цветных, из которых наиболее типична роговая обманка, также выделяются темно окрашенные минералы: диориты - глубинные интрузивные породы, излившимися аналогами диоритов являются широко распространенные андезиты, обладающие обычно порфировой структурой).

4) кислые - более 65 % (характерно наличие кварца, кроме того, в значительных количествах присутствуют полевые шпаты - калиевые и кислые плагиоклазы).

Одни из самых распостраненных кислых пород - граниты - глубинные интрузивные породы, обладающие полнокристаллической, обычно среднезернистой, реже крупно- и мелкозернистой структурой. Их породообразующие минералы - кварц (около 25-35 % ), калиевые полевые шпаты (35-40 %) и кислые плагиоклазы (около 20-25 %), из цветных минералов - биотит, в некоторых разностях частично замещающийся мусковитом. Излившимся аналогом гранитов являются риолиты.

В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы,

магматические породы делятся на ряд групп:

- породы глубинные, или интрузивные, образовавшиеся при застывании магмы на глубине,

и породы излившиеся, или эффузивные, связанные с охлаждением магмы, излившейся на поверхность, т.е. лавы.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 Следующая ⇒