Горные породы и их классификация
Природными каменными материалами называют строительные материалы, получаемые из горных пород за счет применения лишь механической обработки (дробления, раскалывания, распиливания, шлифования, полирования и др.). В результате такой обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены.
Горные породы представляют собой природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми, или мономинеральными, а породы из нескольких минералов называют сложными, или полиминеральными. Минерал (от латинского minеrа— руда)—природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Каждый минерал характеризуется определенными химическим составом и физико-механическими свойствами.
Природные каменные материалы начали применять несколько тысячелетий назад. Однако рациональное использование каменных материалов в строительстве с учетом их свойств стало возможным только в прошлом веке благодаря научным исследованиям и обобщениям производственного опыта. Большое научное и практическое значение имели работы русских ученых Н. А. Белелюбского, И. Г. Малюги, Н. К. Лахтнна и др. Однако в царской России изучением природных богатств занимались очень мало, и такие материалы, как гранит и мрамор, ввозили из-за границы. После Великой Октябрьской социалистической революции большое внимание было уделено разведке полезных ископаемых и исследованию природных и каменных материалов. Благодаря работам советских ученых Д. С. Бе-лянкипа, Ф. Ю. Левипсона-Лесинга, В. А. Обручева, А. Е. Ферсмана и др. были разведаны и хорошо изучены богатейшие запасы природных каменных материалов во многих районах нашей страны. Советский Союз располагает богатыми запасами разнообразных прирпдшм каменных материалов па Урале, Украине, Кавказе, Кольском полуострове, в Восточной Сибири и других районах.
Природные каменные материалы широко применяют в строительстве, они являются также основным сырьем для получения минеральных вяжущих веществ и искусственных каменных материалов.
По происхождению горные породы разделяют натри грурпы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магматические горные породы образовались в результате остывания огненно-жидкой массы— магмы, которая разрывала земную кору и разливалась на ее поверхности или остывала в земной коре, не достигнув ее поверхности. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делят на глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные).
Глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру (рис. 13, а) в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой.
Излившиеся горные породы (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. В таких условиях не происходила полная кристаллизация остывающей магмы. В зависимости от условий образования излившиеся горные породы имеют мелкозернистое, скрыгокристаллическое или аморфное строение (рис. 13,6). Если же из вязкой магмы медленно выделялись газообразные продукты, образовывались пористая или пемзообразная структуры. Кроме того, к изверженным горным породам относятся обломочные породы, которые образовались из мельчайших частиц раздробленной лавы, выброшенной на поверхность земли при извержении вулканов. Эти отложения остались в рыхлом состоянии (вулканический пепел, пемза) либо при наличии природных цементирующих веществ и под давлением вышележащих слоев превратились в плотные цементированные породы (вулканический туф).
Осадочные горные породы часто называют вторичными. Они образовались в результате разрушения (выветривания) изверженных (первичных) и других горных пород под воздействием внешних условий или в результате осаждения веществ из какой-либо среды. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на обломочные породы (механические отложения), глинистые, а также хемо- и органогенные породы.
Обломочные породы (механические отложения) — грубые продукты механического разрушения изверженных и других горных пород под действием резкой смены температур, воздействия воды и ветра (брекчии, конгломераты, пески и др.). Они представляют собой рыхлую смесь, состоящую из отдельных зерен разрушившейся первичной горной породы; в ряде случаев рыхлые смеси подвергались цементации различными природными вещсствами, образовав при этом сплошные горные породы.
Глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликат них минералов материнских пород, перешедших в новые минеральные виды.
Хемогенные (химические осадки) — горные породы, образовавшиеся при осаждении из водных растворов минеральных веществ с последующим их уплотнением и цементацией (доломит, магнезит и др.).
Органогенные породы образовались в результате отложения остатков живых и растительных организмов, скелеты и панцири которых содержали минеральные вещества. Такие отложения, как правило, подверглись уплотнению и цементации (известняки, мел и др.).
Метаморфические или видоизмененные горные породы образовались в толще земной коры в результате значительного видоизменения осадочных или магматических горных пород под воздействием высокой температуры, высокого давления и других факторов. В этих условиях происходила перекристаллизация минералов без их плавления, способствовавшая повышению плотности образовавшихся пород по сравнению с исходными. Как правило, метаморфические горные породы имеют сланцевое строение, но могут сохранять структуру первичных пород.