Минералы (и обломки пород) аллотигенные. Обломочные горные породы Обломочные породы и их классификация

К этим классам относятся всем хорошо знакомые сыпучие по-роды — песок, щебень, галечник, гравий; сцементированные по-роды, среди которых самым известным является песчаник, а также глинистые породы — глина, суглинки, супеси.

Названные породы сильно отличаются друг от друга по составу и свойствам, но в природе переход от обломочных пород к гли-нистым очень постепенный, с большим количеством смешанных разностей, что задает необходимость рассмотрения данных классов в рамках одного раздела.

Классификация

В разделе рассматривается пять классов по-род — крупнообломочные, песчаные, мелкообломочные, глинис-тые и смешанные. Для краткости условимся называть их всех вмес-те обломочными и глинистыми. Как можно видеть, все они класси-фицируются по размеру, форме обломков, цементации и связности.

Осадочные обломочные, глинистые и смешанные породы

Состав

Эти породы состоят из продуктов механического и хи-мического разрушения и преобразования других пород на поверх-ности земли. В подавляющем большинстве случаев они являются почвообразующим материалом, на них осуществляется большая часть строительства и прочего природообустройства, их чаще других называют словом «грунт».

В составе обломочных и глинистых пород выделяется три ос-новные составные части — обломки, цемент и глинистый материал.

Обломочный материал

Обломочный материал — главная составная часть обломочных пород — каменный материал в составе глыб, валунов, гальки, гравия, щебня, песчинки, образующие песок, кварцевая мине-ральная пыль. Все это может быть представлено различными скаль-ными или полускальными породами, и название исходной породы может быть только упомянуто — щебень гранитный, галечник из-вестняковый, песок кварцевый. Булыжник, бут, голыш, брус-чатка — естественный или специально обработанный и подоб-ранный камень размером в десятки сантиметров, применяемый в строительстве для мощения дорог и кладки фундамента.

По форме выделяют два основных типа обломков — угловатые и округлые, также существует несколько переходных типов между ними.

Каменные обломки различной формы

а — угловатые; б — округлые (окатанные); в — полуокатанные

Широко распространенную морену принято называть щеб-нистым суглинком, в то время как имеющиеся в ней каменные включения скорее ближе к округлой гальке, чем к угловатому щебню.

Обломки угловатой формы. Они образуются при выветри-вании и отламывании кусков от коренной монолитной породы. В природе данный процесс интенсивнее всего развит на склонах; образующиеся в результате него обломки скапливаются у подножья склонов, образуя каменные осыпи. При горизонтальном рельефе угловатые обломки остаются на своем месте, и процесс выветри-вания быстро затухает с глубиной. Так образуются коры выветри-вания.

Угловатые обломки в составе коры выветривания и каменной осыпи

Породы осыпей и кор выветривания в зависимости от размеров обломков называют глыбами, щебнем, дресвой, хрящом. Они могут служить строительным материалом в местах своего распростра-нения, хотя реально используемые в строительстве щебень, глыбы и т.п. значительно чаще являются искусственно дроблеными кам-нями, добываемыми в карьерах при помощи взрывов. На их основе можно получить более прочные материалы для строительства, чем при использовании выветрелого и трещиноватого естественного камня, тем более что большинство населения России проживает на равнинных.территориях, где эти осыпи и коры выветривания практически отсутствуют.

Округлые (окатанные) обломки приобретают такую форму в результате обработки водой (морским прибоем, реками, водно-ледниковыми потоками), реже — ветром. Из угловатых глыб обра-зуются валуны, из щебня — галька, из дресвы (мелкого щебня) — гравий. Чем мельче обломки, тем чаще они бывают округлыми. Например, пески с угловатыми обломками в природе встречаются, но крайне редко. Пылеватая фракция — кварцевые обломки раз-мером 0,002—0,05 мм всегда округлые. Из-за мелких размеров они начинают демонстрировать коллоидные свойства — легко слипаются между собой, а будучи взмученными, медленно оседают в воде.

Цемент

Некоторые породы в природе напоминают по своему сложению такие известные искусственные материалы, как отвер-девший цементный раствор или бетон, тем, что состоят из камен-ных обломков, скрепленных между собой цементом. Не исклю-чено, что идея создания бетона была заимствована людьми в при-роде. Природный цемент сходен по составу с некоторыми химическими осадочными породами. Он бывает карбонатным, кремнистым, сульфатным, железистым и глинистым — тогда его называют глинистым заполнителем. Карбонатный цемент сходен по составу с химическим известняком и определяется по реакции с кислотой. Кремнистый — наиболее прочный и твердый из цемен-тов, иногда он имеет жирный блеск, с кислотой не реагирует. Суль-фатный — не прочен, он царапается ногтем, изредка на нем видны сахаровидные кристаллы. Железистый цемент узнается по ржавому цвету. Глинистый цемент царапается ногтем, размокает в воде.

Образование цемента возможно двумя путями:

• в морских условиях при одновременной аккумуляции хими-ческого осадка вместе с обломками;
• за счет выпадения в осадок химического материала из под-земных вод внутри обломочной толщи после ее накопления.

Породы с различными типами цемента

а — базальный цемент; б — поровый цемент; в — контактовый

Глинистые минералы

В крупнообломочных породах гли-нистые минералы могут играть роль заполнителя между каменными частицами и фактически являться цементом. При смешении гли-нистых минералов с песчаным и мелкообломочным материалом образуются так называемые глинистые породы — суглинки, супеси и природные глины. Глинистые минералы приобретают при этом роль главного компонента, придавая всей смеси свойства гли-нистых пород, главные из которых — влагоемкость, водонепрони-цаемость и связность — способность делаться пластичной при ув-лажнении и твердой при высыхании.

Структура, гранулометрический и минеральный состав

Эти харак-теристики тесно связаны между собой. Структура материала опре-деляется в зависимости от размеров частиц. Частицы определенного размера принято называть фракциями. Границы фракций взяты по ГОСТ 25100—2011 «Грунты», они с очень небольшими измене-ниями повторяют границы, принятые в геологической литературе, отличаются лишь названия фракций; геологические даны в скобках.

Структуры и примерный состав обломочных, глинистых и смешанных пород

Известна, что чем мельче раздроблен материал, тем быстрее он растворяется и вступает в химические реакции. Поэтому среди об-ломков крупного размера (глыб, валунов, щебня, гальки) встреча-ются почти все породы за исключением наиболее растворимых — гипса, ангидрита, каменной и других солей. Среди обломков средних размеров встречаются в основном кварц — самый устой-чивый к выветриванию минерал, реже полевой шпат, еще реже другие минералы. Среднеобломочные породы — это пески.

Среди мелкообломочных (пылеватых) частиц почти не встреча-ются другие минералы, кроме кварца. Породы — лёсс, алеврит, алевролит.

Микрозернистые породы сложены каолинитом, монтморилло-нитом, гидрослюдами и другими глинистыми минералами. По-роды — чистые глины.

Смешанные породы — чаще всего смесь песчаной, пылеватой и глинистой фракции — это глины, суглинки и супеси. Широко используются термины «песчано-глинистые» и «глинистые по-роды», употребляемые как синонимы.

Процентное весовое содержание частиц различных фракций на-зывается гранулометрическим составом (грансоставом) . Для его определения образец грунта пропускается через набор сит с даль-нейшим взвешиванием каждой фракции. Далее по небольшому на-бору правил породе дается формально правильное название. Это относится к несцементированным крупнообло-мочным, песчаным и отчасти некоторым глинистым породам, о чем речь пойдет ниже.

Подразделение крупнообломочных и песчаных грунтов

Правильное присвоение названия песчаным и глинистым грунтам — важная задача геологии и грунтоведения. От типа грунта (фактически от наименования) зависят различные табличные зна-чения параметров, входящих в расчеты оснований, что важно для проектировщиков. Поэтому грансостав наряду с другими лабора-торными свойствами грунтов является одним из важнейших пока-зателей свойств и в массовом порядке определяется при прове-дении изысканий.

Как можно видеть, все начинается в горных условиях с выветри-вания, обвалов и осыпания угловатых каменных обломков — так образуются природные глыбы и щебень. В процессе выветривания (химического) образуются также глинистые минералы , которые легко уносятся водой, а если разрушаются очень распространенные в природе граниты и гнейсы, то образуется также обломочный кварц с частицами песчаного и пылеватого размера.

Схема образования обломочных пород

За счет силы тяжести, склоновых процессов, временных водных потоков и рек угловатый обломочный материал попадает на мор-ское побережье. Здесь к нему добавляется материал, образующийся за счет разрушения берега волнами. В зоне прибоя каменный мате-риал дополнительно дробится, обломки округляются, образуются валуны , галечник , гравий , песок и кварцевая пыль — материал алев-ритов. Часть материала растворяется. Волнением и морскими тече-ниями осадки относит на большую глубину, где, возможно, проис-ходят цементадия и превращение в сцементированные аналоги — конгломераты , гравелиты , песчаники , алевролиты.

Аналогичные процессы в меньших масштабах могут происхо-дить за счет геологической работы горных рек, ледников и водно-ледниковых потоков. Если отсутствует фаза округления, то при це-ментации угловатого материала могут возникать осадочные брекчии.

Тектонические брекчии образуются в зонах тектонических нару-шений. Обломочный материал получается при перемещении тек-тонических блоков вдоль плоскостей разломов, а цементация — за счет выделения химического осадка из подземных вод, легко циркулирующих по раздробленной зоне.

Осадочные горные породы занимают внушительную площадь земного шара. К ним относится большая часть всех полезных ископаемых, которыми так богата наша планета. В большинстве своем осадочные породы располагаются на материковой части, континентальном склоне и шельфе, и лишь незначительная часть - на дне морей и океанов.

Происхождение осадочных пород

Под разрушительным воздействием солнечного света, температурных колебаний, воды происходит выветривание твердых магматических пород. Они образуют различные по размеру обломки, которые постепенно распадаются до мельчайших частиц.

Ветер и вода переносит эти частицы, которые на каком-то этапе начинают оседать, образуя тем самым рыхлые скопления на поверхности суши и на дне водных водоемов. Со временем они затвердевают, уплотняются, приобретают свою собственную структуру. Так происходит образование осадочных горных пород.

Рис. 1. Осадочные горные породы

Как и метаморфические породы, осадочные относятся к вторичным горным породам. Они лежат только на поверхности земной коры, занимая около 3/4 площади всей планеты.

Поскольку практически все строительные работы ведутся на осадочных породах, очень важно в совершенстве знать свойства, состав и «поведение» этой разновидности горных пород. Этими и многими другими вопросами занимается наука инженерная геология.

Главным признаком осадочных пород является слоистость, уникальная для каждого природного соединения. В результате сдвигов земной коры первоначальные формы залегания осадочных пород нарушаются: появляются всевозможные разрывы, трещины, разломы, складки.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 2. Слоистость осадочных пород

Классификация горных пород

Процесс осаждения может проходить различными способами. В зависимости от его специфики выделяют несколько основных групп осадочных пород:

• обломочные - формируются под действием выветривания и дальнейшего переноса частиц магматической породы;
• хемогенные - результат выделения и осаждения веществ, которые образуются из насыщенных водных растворов;
• биохимические - образуются вследствие химических реакций при участии живых организмов;
• биогенные - результат разложения остатков растительных и животных организмов.

В природе нередко встречаются смешанные группы осадочных пород, на формирование которых оказало влияние сразу несколько факторов. Так, одним из ярких примеров осадочных горных пород смешанного типа является известняк, который в равной степени может иметь хемогенное, органогенное, биохимическое или обломочное происхождение.

Рис. 3. Известняк

Что мы узнали?

Осадочные породы занимают огромные площади поверхности Земли. Они могут располагаться как на суше, так и на дне морей и океанов. Любая осадочная порода формируется из разрушенных и видоизмененных магматических пород. В основе классификации пород лежат особенности процесса осаждения, который может происходить под влиянием многих факторов.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 331.

(а. clastic rock, fragmented rock, detrital rock; н. klastische Gesteine, Trummergesteine; ф. roches detritiques, roches clastiques, roches agregees; и. rocas detriticas, rocas clasticas), — осадочные горные породы , состоящие целиком или преимущественно из обломков различных горных пород (магматических, метаморфических или осадочных) и минералов ( , полевые шпаты , слюды , иногда глауконит , вулканическое стекло и др.).

Различают обломочные горные породы сцементированные и несцементированные (рыхлые). В сцементированных обломочных горных породах связующим веществом служат карбонаты (кальцит, доломит), оксиды кремния (опал, халцедон , кварц), оксиды железа (лимонит, гётит и др.), глинистые минералы и ряд других. Облицовочные горные породы часто содержат органические остатки: целые раковины или их обломки — моллюсков, кораллов, криноидей и другие, стволы и ветви деревьев и т.п.

В основу классификации облицовочных горных пород положен структурный признак — размер обломков. Выделяются: грубообломочные породы, или псефиты , с размером обломков более 1 мм (несцементированные — глыбы , валуны , галька , щебень , дресва , гравий; сцементированные — конгломераты , брекчии , гравелиты и др.); песчаные породы, или псаммиты , с размером частиц 1-0,05 мм, по другой классификации, 1-0,1 (2-0,05 мм) (пески и песчаники); пылеватые породы, или алевриты , с размером частиц 0,05-0,005 мм (алевриты и алевролиты); глинистые породы, или пелиты , с размером частиц менее 0,005 мм (глины, аргиллиты и др.). Граница между алевритами и пелитами проводится по размеру частиц 0,005 (0,01 в других классификациях) мм. Глинистые породы могут быть как химические, так и обломочного происхождения. Выделяются также обломочные горные породы смешанного состава, сложенные обломками различной размерности, — песчаными, алевритовыми и глинистыми. К ним относятся широко распространённые, особенно среди современных континентальных отложений , различные суглинки и супеси . Дальнейшее подразделение обломочных горных пород в пределах структурных подтипов производится по минеральному составу обломков и другим признакам. К обломочным горным породам принадлежат также продукты вулканических извержений: вулканический щебень, пепел (рыхлые породы и их сцементированные разновидности — туфы), туфобрекчии и породы, переходные между обломочными и вулканогенными — туффиты и туфогенные породы (см. вулканогенно-осадочные породы).

При расчленённом рельефе и высокой динамике среды образуются грубообломочные породы, в условиях равнинного рельефа и небольшой скорости водных и воздушных потоков — песчаные, алевритовые и глинистые породы. Глинистые частицы осаждаются главным образом в спокойной воде . В прибрежной части морей и океанов на пляже и мелководье отлагаются галька и гравий , по мере движения вглубь бассейна они сменяются

В недрах земли находится почти вся таблица Менделеева. Химические элементы образуют между собой соединения, из которых состоят природные минералы. Один или несколько минералов могут входить в горные породы земли. В статье постараемся разобраться с их многообразием, свойствами и значением.

Что такое горные породы

Впервые этот термин применил наш русский ученый Севергин в 1978 году. Определение можно дать такое: горные породы - это соединение в единое целое нескольких минералов природного происхождения, имеющее постоянное строение и состав. Горные породы можно встретить везде, так как они являются неотъемлемой частью земной коры.

Если изучить описание горных пород, то все они отличаются признаками:

• Плотностью.
• Пористостью.
• Цветом.
• Прочностью.
• Устойчивостью к сильным морозам.
• Декоративными качествами.

В зависимости от сочетания качеств они и находят применение.

Многообразие горных пород

В основе подразделения пород на различные типы лежит химический и минеральный состав. Название горных пород дается в зависимости от их происхождения. Рассмотрим, на какие они делятся группы.Общепринятая классификация может выглядеть таким образом.

1. Осадочные породы:

• органогенные;
• хемогенные;
• смешанные.

2. Магматические:

• вулканические;
• плутонические;
• гипабиссальные.

3. Метаморфические:

• изохимические;
• метасоматические;
• ультраметаморфические.

Осадочные породы

Любые горные породы, оказываясь под прицелом различных факторов и могут деформироваться, изменять свою форму. Они начинают разрушаться, обломки разносятся, могут откладываться на дне морей и океанов. Как результат - происходит образование осадочных пород.

Классифицировать породы осадочного происхождения сложно, так как большинство из них образовались под влиянием многих процессов, поэтому и отнести их к конкретной группе практически невозможно. В настоящее время этот тип пород делят на:

• Обломочные горные породы. Примеры можно приводить разные: всем знакомый гравий или щебень, песок и глина, и многие другие.
• Органогенные.
• Хемогенные.

Остановимся немного подробнее на каждом виде породы.

Горные породы обломочные

Появляются они в результате образования обломков. Если классифицировать их с учетом их строения, то выделяют:

• Сцементированные породы.
• Несцементированные.

Первая разновидность в своем составе имеет соединяющий компонент, который может быть представлен карбонатами, глинами. Вторая разновидность не имеет таких веществ, поэтому обладает рыхлой структурой.

Можно еще уточнить, что горные породы обломочные часто включают в себя следы и остатки растительных и животных организмов. К ним можно отнести раковины моллюсков, сохранившиеся окаменевшие части стебля, крылья насекомых.

Больше всего известны обломочные горные породы. Примеры это подтверждают. К обломочным относятся всем известные песок и глина, щебень и гравий, а также многие другие. Все они достаточно широко используются в строительной отрасли.

Хемогенные породы

Эта группа является продуктом химических реакций. Отнести к ним можно соли, например калийные, и бокситы. Процесс образования этого типа породы может идти двумя путями:

1. Постепенный процесс концентрации растворов. Не исключается здесь и влияние излучения от солнца.
2. Соединение нескольких солей при пониженной температуре.

Строение у таких пород будет зависеть от места их появления. Те, которые образуются на поверхности земли, имеют форму пласта, а глубинные уже совершенно другие.

Очень широко используются из этой группы горные породы, примеры только подтверждают это. К хемогенным породам можно отнести:

• Минеральные соли.
• Бокситы.
• Известняки.
• Доломит и магнезит и многие другие.

В природе довольно часто встречаются породы, в образовании которых принимали участие различные природные процессы. Название горных пород, которые произошли таким образом - смешанные. Например, можно встретить пески с примесью глины.

Органогенные осадочные породы

Если горные иногда включают в свой состав остатки живых организмов, то эта группа только из них и состоит. В ее состав входят:

• Нефть и сланцы.
• Битумы.
• Фосфатные породы.
• Карбонатные соединения, например мел, которым пишут на школьной доске.
• Известняки.

Если говорить о составе, то известняки и мел почти полностью состоят из остатков раковин древних моллюсков, фораминифер, кораллов, также в их состав входят водоросли. Учитывая, что дать начало органогенной породе могут разные организмы, то их подразделяют на несколько разновидностей:

• Биогермы. Так называются скопления живых организмов.
• Танатоценозы и тафроценозы представляют собой остатки организмов, которые давно обитали в этих местах или были принесены водой.
• Планктоногенные породы образовались из организмов, обитающих в водоемах.

Зернистость осадочных пород

Этот признак является одной из характеристик структуры осадочных пород. Если смотреть на породы, то их можно подразделить на однородные и с включениями. В первом варианте вся порода воспринимается как однородная масса, а во втором можно рассмотреть отдельные фракции, зерна и их форму и соотношение.

Если рассматривать размер фракций, то можно выделить несколько групп:

1. Зерна вполне хорошо заметны.
2. Скрытозернистые визуально кажутся бесструктурными.
3. В третьей группе невозможно рассмотреть зернистость без специального оборудования.

Форма включений может являться одним из критериев, по которым разделяют эти породы. Выделяют несколько типов структур:

• Гиподиоморфный. В таком типе в качестве зерен выступают кристаллы, получившиеся из раствора.
• Гипидиобластовый тип относится к промежуточной структуре, в которой происходит перераспределение веществ в уже отвердевшей породе.
• Гранобластовый, или листовой, имеет кристаллы неправильной формы.
• Механоконфорный тип образуется в результате механического воздействия зерен под давлением тех слоев, которые располагаются выше.
• Неконформнозернистый имеет основной признак в виде различных очертаний зерен, что приводит к появлению пустоты и пористости.

Кроме структуры, выделяют еще и текстуру. В основе деления лежит слоистость:

• Градационная. Ее образование осуществляется на большой глубине под водой.
• Прослоевая возникает в некоторых слоях воды, к этому типу можно отнести глинистые примазки, прослойки песка в глине.
• Переслаивательная возникает при большой толщине слоя, можно наблюдать изменение цветовой гаммы слоев. В качестве примера можно привести чередование глины и песка.

Можно приводить еще много классификаций, но на этом, пожалуй, остановимся.

Представители осадочных пород

Мы уже рассмотрели осадочные обломочные горные породы, примеры их также привели, а сейчас остановимся на других, которые также широко распространены в природе.

1. Гравелиты. Представляют собой осадочные породы в виде гравия. В их состав входят обломки пород и минералов разных размеров.
2. Песчаные породы. Сюда относятся пески и песчаники.
3. Пылеватые породы чем-то напоминают песчаники, только в своем составе имеют больше устойчивых минералов в виде кварца, мусковита.
4. Алевролит отличается наличием шероховатости на изломе, а цвет зависит от цементирующего материала.
5. Суглинки.
6. Глинистая порода.
7. Аргиллиты.
8. Мергели представляют собой смесь карбонатов и глины.
9. Известняки, которые состоят из кальцита.
10. Доломиты напоминают известняки, только вместо кальцита в их состав входит доломит.

Все эти горные породы находят широкое применение в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Метаморфические породы

Если вспомнить, что такое метаморфоз, то станет понятно, что породы метаморфические появляются в результате превращения минералов и горных пород под действием температуры, света, давления, воды. Наиболее известными из этой группы являются: мрамор, кварцит, гнейс, сланцы и некоторые другие.

Так как метаморфозу могут подвергаться различные типы пород, то и классификация зависит от этого:

1. Метабазиты - это породы, которые получаются в результате превращения магматических и осадочных пород.
2. Метапелиты являются результатом превращения кислых осадочных пород.
3. например мрамор.

Форма метаморфической горной породы сохраняется от предшествующей, например, если прежде порода располагалась пластами, то и вновь образующаяся будет иметь такую же форму. Химический состав, конечно, зависит от исходной породы, но под воздействием превращений может измениться. Минеральный состав может быть разным, причем он может включать как один минерал, так и несколько.

Горные породы магматические

Эта группа пород составляет практически 60% всей земной коры. Возникают они в результате плавления горных пород в мантии или в нижней части земной коры. Магма - это расплавленное вещество частично или полностью, обогащенное различными газами. Процесс образования всегда связан с высокой температурой в земных недрах. Геологические процессы, протекающие внутри земли, постоянно провоцируют магму подниматься на поверхность. В процессе поднятия происходит остывание и кристаллизация минералов. Так выглядит процесс образования магматических горных пород.

В зависимости от глубины, на которой происходит затвердевание, разделяются на несколько групп горные породы, таблица разновидностей может выглядеть так:

Магматические породы отличаются от обломочных тем, что в них нет остатков умерших организмов. является одной из самых известных среди этой группы. В его состав входят: кварц и слюда.

Когда происходит извержение вулкана, то магма, выходя на поверхность земли, постепенно остывает и образует породы вулканического типа. Они не содержат больших кристаллов, так как понижение температуры происходит достаточно быстро. Представителями таких пород являются базальт и гранит. Их часто использовали в древности для изготовления памятников и скульптур.

Обломочные породы вулканогенные

В процессе извержения вулканов образуется не только горная порода гранит, но и многие другие. Кроме излияния лавы, в атмосферу вылетает большое количество обломков, которые, вместе со сгустками затвердевающей лавы, падают на поверхность земли и образуют тефры. Этот пирокластический материал постепенно размывается, часть его уничтожается водой, а тот, который остается, уплотняется и превращается в крепкие породы - вулканические туфы.

На разломе этих пород можно видеть обломки, промежутки между которыми заполнены пеплом, иногда глиной или кремнистыми осадочными веществами.

Выветривание горных пород

Все горные породы, находясь в природе, подвергаются воздействию многих факторов, в результате которых происходит выветривание или разрушение. В зависимости от воздействующего влияния различают несколько типов этого процесса:

1. Физическое выветривание горных пород. Происходит по причине перепадов температур, в результате чего породы трескаются, в эти трещины попадает вода, которая может превращаться в лед при отрицательных температурах. Так постепенно происходит разрушение породы.
2. Химическое выветривание осуществляется под действием воды, которая попадает в трещины породы и выщелачивает, растворяет ее. Такому воздействию больше всего поддаются мрамор, известняки, соль.
3. Биологическое выветривание осуществляется с участием живых организмов. Например, растения своими корнями разрушают породу, лишайники, поселившиеся на них, выделяют некоторые кислоты, которые также разрушающе действуют.

Избежать процесса выветривания горных пород практически невозможно.

Значение горных пород

Невозможно себе представить народное хозяйство без использования горных пород. Осуществлять такое применение начали еще в глубокой древности, когда человек научился обрабатывать камни. Прежде всего используются в строительной отрасли горные породы. Примеры можно привести следующие:

• Мрамор.
• Известняк.
• Гранит.
• Кварцит и другие.

Их использование в строительстве основано на прочности и других важных качествах.

Некоторые породы находят свое применение в металлургической промышленности, например огнеупорная глина, известняк, доломиты. Химическая отрасль неразделима с трепелом, диатомитом.

Даже легкая промышленность использует горные породы для своих нужд. В сельском хозяйстве не обойтись без калийных солей, фосфоритов, которые являются важной составной частью удобрений.

Таким образом, мы рассмотрели горные породы. И можно сделать вывод, что в настоящее время они являются бесспорными и необходимыми помощниками человека практически в каждой отрасли, начиная с повседневной жизни и заканчивая строительством. Именно поэтому чаще всего используется понятие не горная порода, а полезное ископаемое, что в точности выражает значимость этих природных залежей.

Обломочные горные породы. Они состоят из обломков разрушенных коренных пород или минералов, иногда с остатками разбитых раковин окаменелостей. Их классификация основана на величине, степени окатанности и сцементированности обломков (табл. 13 и табл. 14), которые зависят от прочности и устойчивости коренных (разрушенных) пород к процессам выветривания, а также стадии развития породы: выветривание, денудация, аккумуляция или диагенез. Так рыхлые породы из угловатых рыхлых обломков являются продуктами (результатом) физического выветривания; из окатанных – выветривания, переноса (денудации) и накопления (седиментации) рыхлых отложений. Сцементированные обломочные породы прошли в своем развитии стадию диагенеза, в течение которой между обломками образовались карбонатные или кремнистые минералы, или отложились тонкообломочные минералы – глины. Рыхлые породы имеют обычно молодой, четвертичный возраст и лежат вблизи поверхности, а сцементированные – более древний возраст. Большая часть сцементированных плотных обломочных пород накапливается на дне морей и океанов, куда сносятся в конечном счете многие продукты выветривания, и поэтому такие породы называются еще терригенными (снесенные с континентов – суши). Для обломочных пород зачастую понятие «структура» путается с «текстурой», поэтому можно характеризовать просто строение пород.

Щебень и дресва состоят из неокатанных обломков различных наиболее прочных горных пород и минералов и отличаются размерами обломков. Они имеют элювиальное (продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования) и делювиальное (образуется при перемещении и скоплении обломков горных пород на склонах и у подножия возвышенностей и

Таблица № 12

Характеристика широко распространенных осадочных горных пород и грунтов

Выполнил Проверил

Таблица 13

Осадочные обломочные горные породы (определитель)

Таблица 14

Основные структуры сцементированных обломочных пород

гор) происхождение, залегают в идее маломощных покровов и шлейфов у подножий, покрывая почти все земную поверхность. Поскольку в виде щебня и дресвы сохраняются наиболее прочные коренные породы, то эти отложения имеют коэффициент крепости в среднем 1,5.

Галька и гравий отличаются от щебня и дресвы окатанностью обломков, которая возникает при длительном переносе на значительные расстояния. Степень окатанности и сортировки крайне разнообразна. Они разделяются на речные, озерные, морские и ледниковые отложения, залегающие в виде слоев и линз. Пустоты между гальками и гравием достаточно велики. Галечниковые и гравийные зерна практически не обладают способностью к капиллярному поднятию воды, зато хорошо водопроницаемые и легко отдают воду.

Галечники и гравий имеют большое практическое значение как легко сортируемый и обрабатываемый строительный материал. Употребляются для приготовления бетона, в дорожном строительстве и при устройстве фильтров в гидротехнических сооружениях.

Пески – рыхлая порода, состоящая из окатанных или остроугольных зерен различных минералов и пород разных цветов. Преобладают кварцевые пески, но не редко вместе с ним присутствуют зерна полевых шпатов, слюд, магнетит и других минералов. Иногда встречаются пески, состоящие почти исключительно из зерен доломита, магнетита, сланцев, обломков ракушек или пород. Пески по условиям образования могут быть речными, озерными, морскими, ледниковыми и дюнными, отличаются слоистостью, окатанностью, минеральным составом и другими свойствами.

Пористость песков значительно меньше, чем пористость других обломочных пород (лесс, глина); она обычно равна 30…40%. К очень важным свойствам песка относится его особенность не изменять объем при высыхании и увлажнении и способность поглощать, пропускать через себя и отдавать воду. Песок, насыщенный водой, может течь и возникают плывуны на склонах. Песок, насыщенный водой, но не имеющий возможности перемещаться и подвергаться размыву, может быть надежным основанием. Пески обладают малым капиллярным поднятием воды. Коэффициент крепости 0,5…0,6. Коэффициент фильтрации 1…1400 см/ч.

Пески имеют большое практическое значение как материал для строительных целей, для изготовления фаянса, фарфора и стекла; как материал для фильтрования в водопроводных установках и других целей.

Лесс – смесь мельчайших зернышек (0,05…0,005 мм) кварца, глинистых частиц и кальцита, сильно распыленного, частью в виде скорлуповатых мельчайших шариков, желтовато-белая, легкая, пористая порода, при растирании превращается в порошок. Отличается большим сцеплением частиц и может образовывать отвесные многометровые обрывы. В лёссе много тонких вертикальных трубочек со следами корней растений; много известковых конкреций (журавчиков или лёсовых куколок) причудливой формы. Для типичного лёсса характерно отсутствие слоистости. Он широко распространен на земной поверхности и занимает около 4% суши. Большинство ученых считает типичный лёсс эоловым образованием, однако существуют гипотезы о почвенно-элювиальном, делювиальном, пролювиальном и даже озерно-ледниковом его происхождении. Лесс относится к специфическим грунтам за счет своих инженерно-геологических характеристик: в сухом виде он может служить основанием под сооружения, но при увлажнении подвержен сильному уплотнению, в результате которого получаются значительные просадки. Просадочность лёсса – следствие его высокой пористости и действия воды, изменяющей структуру лёсса. Коэффициент крепости 0,8, для разжиженного лёсса 0,3. Коэффициент фильтрации пыли 0,51…1,62 см/ч.

Глины – тонкодисперсные породы, в состав которых входят, главным образом, глинистые минералы – продукты химического разложения (гидролиза) силикатов, по преимуществу полевых шпатов. Наряду с глинистыми минералами

– каолинитом, монтмориллонитом и другими, в глинах содержатся примеси в больших или меньших количествах частиц кварца, полевых шпатов и других минералов, в том числе гидроокисдов железа – лимонита бурой окраски. Глинистые породы являются наиболее распространенными на земной поверхности и среди осадочных пород, составляя 50 % от их общего объема.

Глины делятся на жирные и тощие . Первые – жирные на ощупь, цвет их чаще всего серый, светло-серый, зеленовато-серый. Содержание каолинита в них высокое – от 40 до 70%. Эти глины обладают большой стойкостью при высоких температурах. Вторые – тощие глины – менее жирны на ощупь, и состоят из мельчайших частиц полевых шпатов и кварца, а также каолинита в количестве менее 40…10 %. Окрашены они преимущественно в желтые, желто-бурые, красно-бурые цвета различных оттенков ок5сидами железа.

По условиям образования глины разделяются на первичные, или остаточные, и вторичные, или осадочные глины. Остаточные глины – это продукты гидролиза силикатов и преимущественно полевых шпатов. Вторичные глины образовались за счет первичных глин путем перемещения их в горизонтальном направлении и переотложения в водоемы и понижения, отличаются лучшей сортированностью и жирностью.

Глины в сухом состоянии твердые и представляют собой плотную, растирающуюся в порошок породу. Они обладают значительной пористостью; сухие глины энергично впитывают в себя воду и, сделавшись при этом пластичными, отдают эту воду очень медленно (см. табл. 9). При этом они заметно увеличиваются в объеме – набухают. Глины отличаются большим водопоглощением – до 70 % своего объема, капиллярным поднятием и, насытившись водой, водонепроницаемостью (водоупорны). Они способствуют развитию оползней при соответствующих достаточно крутых склонах; в качестве кроющих пластов обеспечивают получение артезианских (напорных) вод. Под действием внешней нагрузки неуплотненные разновидности глин сильно сжимаются, но это сжатие происходит очень медленно и может продолжаться сотни лет. Тяжелые здания, возводимые на таких глинах, могут давать значительные и часто неравномерные осадки.

К глинистым грунтам относятся супесь, суглинок и глина . Супесь представляет собой переходную породу от песков к глинам. Количество глинистых частиц в них 3…10%. Влажная супесь при раскатывании в руках рассыпается. Коэффициент фильтрации супеси 0,01…36 см/ч. Суглинок содержит больше глинистых частиц – 10…30%, по своим свойствам напоминает глину, однако влажный суглинок при раскатывании и изгибе в руках растрескивается. Коэффициент фильтрации суглинка 0,06…5,0 см/ч. Глина содержит глинистых частиц более 30%, за счет чего жгут из влажной глины можно свернуть в баранку. Коэффициент крепости глины 1,0. Коэффициент фильтрации 0,000002… 0,001 см/ч. Глинистые породы переслаиваются и быстро выклиниваются по площади распространения.

Каолиновые глины используется в фарфоровой и писчебумажной промышленности, жирные глины используются как огнеупорный материал, а более тощие – для кирпичного, черепичного и гончарного производства. Сукновальные глины, отличающиеся свойством поглощать жиры и масла, применяются при очистке шерсти, сукна и т.д. Из глауконитовых глин получается хорошая зеленая минеральная краска, из железистых глин – красные краски, умбра, сиена, охра.

Аргиллит (или глинистый сланец ) – очень уплотненная тонкообломочная глинистая порода с выраженной слоистостью, переходящей местами в сланцеватость. Состоит из мельчайших частиц каолинита, чешуек мусковита, хлорита, мельчайших зернышек кварца с примесью углистых частиц и гидрооксидов железа, поэтому часто имеет темную до черной или с бурыми оттенками окраску. Глинистые сланцы залегают в виде пластов, горизонтальных или смятых в складки, нарушенных разломами.

Распространены глинистые сланцы обычно в складчатых областях: на Кавказе, на Урале и др. Разновидности темно-серого цвета, обладающие тонкоплитчатой отдельностью, называются кровельными сланцами. Аспидные сланцы отличаются черным цветом из-за присутствия углистого вещества. Битуминозные и горючие сланцы – листовые породы черного и темно-серого цвета, богатые битумами.

Глинистые сланцы с хорошей тонкоплитчатой отдельностью применяются как очень устойчивый кровельный материал. Из них изготавливают ступени лестниц, плинтусы, половые плитки, подоконники, панели, столовые доски, умывальники. Сланцы, не содержащие примеси рудных минералов, используются в электротехнике вместо мрамора. Отходы кровельно-сланцевого производства используются для изготовления асфальта и искусственных дорожных камней.

Инженерно-геологическая характеристика - глинистые сланцы отличаются от глин значительно большей твердостью. Коэффициент крепости крепкого глинистого сланца 4. Временное сопротивление сжатию 60…200 МПа.

Песчаники – сцементированные плотно-слоистые пески различной прочности, образуются в результате диагенеза, уплотнения рыхлых осадков под весом вышележавших отложений. По абсолютному размеру различают крупнозернистые, средне-зернистые и мелкозернистые песчаники. Состоят преимущественно из самого распространенного и физически и химически устойчивого кварца. В зависимости от минералогического состава цемента песчаники подразделяются на кремнистые, известковые, глинистые, железистые, гипсовые (см. табл. 9, 13 и 14). Залегают в виде пластов и линз.

Песчаники широко распространены в Карелии, в Центральных областях России, в Поволжье, на Урале. Песчаники различаются по минеральному составу зерен песка: на мономинеральные (обычно кварцевые), полиминеральные аркозовые (состоят из кварца, полевых шпатов и слюды) и граувакки (состоят из обломков различных пород, амфиболов, кварца, полевых шпатов и слюды), а также по цементу (см. табл. 9).

Песчаники широко используются как строительный материал особенно там, где нет других каменных строительных материалов. Богатые кремнекислотой (не менее 97%) разновидности песчаников используются в качестве ценного динасового сырья. Песчаники с кремнистым цементом широко используются в строительстве как бутовый материал, некоторые разновидности с успехом используются для изготовления жерновов.

В зависимости от пористости, влажности, цементирующего вещества, а также от строения и величины зерен, механическая прочность песчаников меняется в широких пределах (см. табл. 9). Пористые песчаники часто содержат артезианские воды, нефть и горючие газы. Прочность на сжатие колеблется в пределах 40…140 МПа. Коэффициент крепости 2…15.

Брекчия и конгломерат – сцементированные породы, состоящие соответственно из неокатанных остроугольных и окатанных обломков горных пород (см. табл. 13) и более мелкого цементирующего вещества. Состав обломков брекчий, в сравнении с конгломератами, менее сложный, поскольку область сноса обломков, слагающих брекчии, значительно меньше, чем обломков, входящих в состав конгломератов. Обломки обычно принадлежат одному или немногим типам пород. Обломки в конгломератах переносились на большие расстояния длительное время со многих мест. Состав цемента может быть различный: известковый, кремнистый, железистый, глинистый. Для брекчии характерна разнородность состава цемента в противоположность однородности состава обломков.

Брекчия образуется при тектонических и оползневых процессах путем накопления продуктов разрушения (обломков) горных пород у подножия склонов. Вулканические брекчии образуются цементацией крупнообломочных вулканических выбросов; туфо-брекчии – значительного количества пепла. Конгломераты – из обломков, которые накапливались по берегам морей, горных рек и озер. Обломки сцементированы выпадающими из вод разными химическими соединениями (известь и пр.) и оседающими мелкими глинистыми частицами. Залегают в виде пластов небольшой мощности – десятки, иногда первые сотни метров. Распространены преимущественно в складчатых областях: на Урале, Кавказе, а также в оползневых зонах. Из-за угловатой формы обломков брекчии прочнее конгломератов и более пригодны как строительный камень. В качестве облицовочного камня ценят за красоту брекчии.

Таким образом, обломочные породы очень разнообразны по составу, строению, формам залегания; выклиниваются и сменяют друг друга как по простиранию пород (по площади), так и на глубину. Континентальные современные обломочные обычно рыхлые породы имеют мощность первые метры до сотни метров, покрывая всю земную поверхность. Именно в этих породах, среди чередования и выклинивания обломочных и глинистых пород, строителям часто приходится проводить свои работы. Морские терригенные обломочные породы, простирающиеся на больших площадях, имеют мощность сотни и даже тысячи метров, а также более древний возраст. На равнинных участках в пределах платформ они залегают под чехлом континентальных отложений, в складчатых областях нередко лежат вблизи земной поверхности и попадают в сфере инженерной деятельности.

Таблица 15

Хемогенные и биогенные породы (определитель)