Химический и минеральный составы магматических пород. 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. 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

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

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.

Классификация органогенных осадочных пород

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.). 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.