Что называется минералами и горными породами

Горные породы и минералы

Всего получено оценок: 1635.

Всего получено оценок: 1635.

Горные породы и минералы – это соединения природного происхождения, входящие в состав земной коры. Внешняя оболочка земного шара состоит из множества пород и самых различных минералов, каждый из которых представляет большой интерес для науки. Рассмотрим их основные характеристики, сходства и отличия.

Минералы

Минералы – это самородные, устойчивые химические элементы, с уникальными физическими и химическими признаками. Они формируются в результате сложных природных процессов. А в настоящее время человечество научилось выращивать их в лабораториях, на морских фермах и заводах. Минералы образуют горные породы.

Одним из примеров, как человек использует знания о минералах для собственных нужд, является искусственное производство жемчуга. На специальных морских фермах создаются условия, максимально приближенные к естественным. Полученный таким образом жемчуг ни в чем не уступает натуральному и обладает аналогичными характеристиками.

В природе встречается несколько форм минералов:

Твердые минералы, в свою очередь, могут быть кристаллическими (кварц) и аморфными (все разновидности смол, опал). В основе кристаллических минералов лежат многочисленные кристаллы, в то время как аморфные минералы не имеют их в своем составе.

Свойства минералов во многом зависят от их строения. Так, один и тот же элемент способен образовывать различные формы минералов. К примеру, углерод может создавать два совершенно разных соединения, с противоположными свойствами: мягкий и пластичный графит и самый твердый в мире минерал – алмаз.

которые читают вместе с этой

Горные породы

Горные породы – это природные соединения, состоящие из одного или нескольких минералов. Большинство пород называются так же, как и слагающие их минералы: нефть, слюда, гипс, глина. Минералы, образующие горные породы, а также их соединения, могут быть самыми различными.

По своему происхождению все породы делят на 3 класса:

Формируются в результате застывания магмы, вышедшей на поверхность земной коры. Под воздействием различных внешних факторов и сильных температурных колебаний образуются соединения с различным строением и свойствами. Магматические породы, в свою очередь, бывают излившимися и глубинными. Для последних характерна плотная кристаллическая решетка и высокая прочность (гранит, базальт).

Формируются под влиянием солнечного света, атмосферных газов и осадков, температуры, растительных и животных остатков. Осадочные породы могут быть обломочными (гравий, галька, песок, камни), химическими (гипс, каменная соль), органическими (известняк, мел).

Образуются под действием тектонических колебаний, давления, химически активных компонентов и высокой температуры. Метаморфиты появляются при сдвигах земной коры. При этом происходит смешивание различных пород и слоев.

К первичным горным породам относятся только магматические, в то время как оставшиеся 2 класса образуются за счет их видоизменения и разрушения.

Главным отличием любой горной породы от минерала является неоднородность, поскольку в ее составе уже содержится один или несколько минералов. И если в основе строения минерала лежит кристаллическая решетка, то горная порода состоит из минеральных микрочастиц, соединенных между собой в хаотическом беспорядке, без единой структуры.

Что мы узнали?

Поверхность земного шара состоит из минералов и горных пород. Мы узнали, какие по происхождению бывают породы и чем отличаются горные породы от минералов, каковы особенности их строения и свойства.

Источник

Чем минералы отличаются от горных пород? Примеры горных пород и минералов

Что такое минерал? Что такое горная порода? Чем минералы отличаются от горных пород и как они используются человеком? В нашей статье вы найдете ответы на все эти вопросы.

Минерал и горная порода: в чем разница?

Внешняя оболочка нашей планеты (земная кора) состоит из множества пород и минералов. Каждый из них – предмет детальнейшего изучения для особой касты ученых – геологов, минерологов и петрографов. Что представляют собой эти природные образования? И чем отличаются минералы от горных пород? Попробуем ответить на эти вопросы максимально просто.

Минералы и горные породы отличаются друг от друга настолько, насколько продукты питания различны с уже готовыми блюдами. Если у вас есть яйца, молоко, сахар и мука, то вы сможете приготовить из этих ингредиентов либо блины, либо ароматные пампушки к супу. Все будет зависеть от пропорций и технологии приготовления.

Какой бы грубой не была эта аналогия, но практически то же самое происходит с минералами и горными породами. Пример – кварц, один из самых распространенных минералов на нашей планете. В сочетании с одними веществами он образует гранит, а в сочетании с другими – базальт.

Однако вернемся к главному вопросу: чем минералы отличаются от горных пород? Ключевое различие состоит в следующем: горные породы состоят из различных минералов. Те, в свою очередь, являются более однородными по своему составу химическими соединениями. Интересно отметить, что вплоть до начала XIX века ученые еще не делали различий между минералами и горными породами. Это разделение появилось в науке относительно недавно.

Минерал и горная порода: определение понятий

Минерал – это природное химическое соединение с определенным составом, имеющее, как правило, кристаллическую структуру. Термин происходит от позднелатинского слова minerale, что значит «руда». Минералы в земной коре чаще всего представлены в твердом агрегатном состоянии. Тем не менее встречаются жидкие (самородная ртуть) и газообразные минералы (например, сероводород).

В природе минералы образуются в результате самых разных геологических процессов. Их изучением занимается отдельная научная дисциплина – минералогия. К основным физико-оптическим свойствам минералов относят твердость, хрупкость, плотность, спайность, излом, цвет и блеск.

Горная порода – это природный агрегат, состоящий из одного или нескольких минералов. Она может быть твердой или же мягкой, рыхлой. Каждая из существующих горных пород отличается определенным составом, текстурой, окрасом и прочими характеристиками. Их комплексным изучением занимается наука петрография. Впервые термин «горная порода» был употреблен еще в 1798 году русским геологом Василием Севергиным.

Теперь вы знаете, чем отличаются минералы от горных пород. А вот какие их виды известны современной науке? Об этом – далее.

Типы и примеры горных пород и минералов

Что такое кварц? Полевой шпат – это минерал или горная порода? А как насчет гранита и базальта? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Минералов в природе – огромное множество! В настоящее время человечеству известно о 6 тысячах минералов. Но лишь 150 из них широко распространены в природе. Существует несколько разных классификаций минералов. Так, по степени распространенности в земной коре выделяют:

Генетическая классификация делит все минералы на ряд классов (карбиды, сульфиды, силикаты, селениды, фториды, хроматы и прочие).

Все горные породы Земли принято делить на три большие группы (исходя из их генезиса):

Известные примеры минералов: кварц, полевой шпат, слюда, оливин, пироксен, плагиоклаз, кальцит.

Самые распространенные горные породы: гранит, базальт, глина, каменная соль, мел, лабрадорит.

Кварц

Кварц – самый распространенный минерал в природе. Он входит в состав многих горных пород. Доля кварца в общей массе земной коры составляет около 60 %. Химическая формула минерала: SiO₂.

Название «кварц» произошло от немецкого слова и переводится как «твердый». В чистом виде это достаточно твердый, бесцветный (или белесый) минерал. Примеси других веществ могут придавать ему самую разнообразную окраску. Существует несколько десятков разновидностей кварца (кремень, аметист, халцедон, оникс и другие).

Полевые шпаты

Полевой шпат – это минерал или горная порода? Многие уверены, что второе. На самом деле, это минерал, причем один из самых распространенных. Принадлежит он к классу силикатов.

Полевые шпаты – главные градообразующие минералы многих пород магматического происхождения (например, гранитов). Сегодня они достаточно широко применяются человеком: в стекольной, керамической, химической промышленности. Их также используют в качестве флюсов в металлургии и как наполнители в зубных пастах.

Гранит

Гранит – горная порода магматического происхождения. В ее минеральный состав входит кварц, полевой шпат и слюда. Граниты чрезвычайно распространены в земной коре континентального типа. В природе чаще всего встречаются красные, розовые и серые граниты.

Данная порода, благодаря своей исключительной плотности, прочности и морозоустойчивости, широко применяется в строительстве. Ее нередко можно встретить в отделке стен, облицовке лестниц, каминов и уличных фонтанов. Из гранита также изготовлена большая часть городских памятников, монументов и стел.

Сферы применения горных пород и минералов

Сегодня почти все минералы и горные породы Земли используются человеком в большей или меньшей степени. Более того, тысячи геологов ежедневно работают над тем, чтобы открывать все новые и новые месторождения различных полезных ископаемых по всему миру. Итак, как человек использует минералы и горные породы, добытые из недр планеты?

Начнем, пожалуй, с топливных минеральных ресурсов. Природный газ, торф и каменный уголь широко применяется для отопления жилых домов, работы тепловых электростанций, котельных и прочих промышленных предприятий. Однако самой востребованной осадочной породой в современном мире является нефть. Из так называемого «черного золота» получают не только бензин, но и пластмассы, полиэтилен и прочие полезные материалы.

Нельзя не упомянуть и о железистых кварцитах, которые после обогащения рудной массы используются в производстве чугуна и стали. Золото, серебро, платина – ценнейшие металлы, применяемые в ювелирном деле, точном машиностроении и электронике.

Целый ряд минералов и горных пород используется в строительной индустрии. Это известняк, песок, глина, мел, гипс, мрамор и прочие. Многие из них также применяются в медицине и косметологии. Из некоторых минералов получают красители. Помимо всего прочего, различные минералы нашли свое применение в радиоэлектронике, оптике, химической промышленности и даже в космической отрасли.

Источник

Что такое горная порода и минералы? Определение, виды, состав и отличие

Горными породами называют различные соединения, формирующиеся в ходе различных химических, физических и биологических процессов в коре нашей планеты. Сама горная порода может состоять из нескольких минералов. Минералом же называют горную породу, отличающуюся однородным составом и строением.

Минералы

Твердые минералы могут быть разделены на кристаллические и аморфные вещества. Первые имеют кристаллическую структуру, к этой категории относятся алмазы, кварц. Аморфные вещества (например, смолы), кристаллической структуры не имеют.

Каждый минерал имеет свой состав, то есть химическую формулу. Однако бывает так, что два различных минерала имеют одинаковую формулу. Классический пример – это алмаз и графит. Оба этих минерала являются формами углерода. Различия в их свойствах объясняются их разными кристаллическими структурами.

Одним из важнейших свойств минералов является их твердость, она оценивается по шкале Мооса. Однако в технических науках часто предпочитают определять твердость минералов, используя методы Бринелля, Виккерса и Шора. Самым твердым минералом является алмаз, самым мягким – тальк. Также можно определять такие свойства минералов, как хрупкость, плотность, блеск, цвет, спайность, магнитность и т. п.

По распространенности в земной коре выделяют редкие минералы, акцессорные минералы (их доля в горных породах обычно чуть ниже 5%) и породообразующие минералы, служащие основой горных пород.

Оказывается, что для описания химического состава 98% минералов, находящихся в земной коре, достаточно лишь 8 элементов. Наиболее распространен кислород, который образует оксиды других элементов и составляет 47% в массе земных минералов. Второй по распространенности элемент – кремний (26%). Чуть реже встречаются следующие элементы:

Горные породы

Горные породы – это соединения, которые образованы сразу несколькими минералами. Например, горная порода гранит состоит из таких минералов, как кварц, полевой шпат, биотит и мусковит. При этом для горной породы нельзя указать точные доли минералов, составляющих их, поэтому и их состав, и их свойства указывают в некотором диапазоне. Например, всё тот же гранит может содержать от 60% до 65% шпака, от 25% до 35% кварца, его твердость колеблется от 5 до 7 баллов по шкале Мооса, а температура плавления находится в диапазоне 1215-1260°С. В качестве других примеров горных пород можно привести мел, глину, песок, уголь.

Все горные породы делят на 3 большие категории. Самую крупную из них составляют магматические горные породы, на них приходится примерно 90% горных пород нашей планеты. Образуются такие породы при остывании магмы. Если магма, выброшенная вулканом, застывает на поверхности планеты, то образуется эффузивнаяпорода, к которым относятся базальт, риолит, андезит. Если же магма застывает внутри земной коры, то возникает уже интрузивная порода, примерами которых являются гранит, диорит, габбро.

Вторая по распространенности группа пород – это осадочные породы. Они формируются в поверхностной части земной коры в результате процессов выветривания, эрозии, деятельности живых организмов и выпадения осадков. Хотя их доля в объеме горных пород оценивается в 10%, они покрывают примерно три четверти поверхности континентов. Классическими примерами осадочных пород являются известняк, глина, уголь, доломит, боксит.

В свою очередь группа осадочных горных пород может быть разделена на несколько подгрупп согласно природе их формирования. Хемогенные породы формируются при протекании химических реакций, часто ими являются соли, выпадающие из растворов. Сюда же относят породы, образующиеся при испарении воды. Биогенные породы формируются из-за деятельности организмов. Обломочные породы образуются из смеси обломков других горных пород.

Третья крупная группа – это метаморфические горные породы, они формируются в результате явления, известного как метаморфизм. Это значит, что породы образуются из-за воздействия давления и температуры в глубине земной коры. Также метаморфические породы могут возникать вследствие движения тектонических плит или при падении метеоритов. Примерами таких пород являются амфиболит, скарн, гнейс, филлит.

Приведенная классификация не является однозначной и полной. Грань между магматическими и метаморфическими породами условна, при этом некоторые геологи выделяют и так называемые мантийные породы.

Задача геологии – не только описать различные минералы и горные породы и классифицировать их. Важно понять механизмы их формирования, что позволит создавать их в лабораторных условиях. И в этом направлении есть большие успехи. Ученые уже умеют создавать искусственные алмазы, причем себестоимость их синтеза оказывается меньше себестоимости их добычи традиционным способом.

Список использованных источников

Источник

Естественные каменные строительные материалы

§ 1. Основные понятия. Минерал и горная порода

Земная кора, состоит из горных пород, которые в свою очередь сложены из минералов.

Важнейшие свойства минералов.

Для распознавания минералов наибольшее значение имеют следующие свойства: химический состав, кристаллографические очертания, цвет, блеск, излом, плотность, твердость и спайность. Последние два свойства, а также выветриваемость, коэффициент температурного расширения и некоторые другие характеризуют техническое качество отдельных минералов.

Блеск минералов бывает различный: металлический (пирит), стеклянный (кварц), перламутровый (мусковит), шелковистый (волокнистый гипс), жирный (тальк) и др.

Согласно генетической классификации все горные породы делятся на три группы:

§ 2. Магматические горные породы

1. Процессы при образовании и классификация

Магматические (первичные) горные породы образовались в результате извержения и остывания магмы (каменного расплава, находящегося в недрах земли). Если порода образовалась по схеме, представленной на рис. 1а, то она называется глубинной или интрузивной. Если же порода произошла в результате остывания магмы, излившейся наружу, согласно схеме на рис. 1б, то она называется излившейся или эффузивной.

Кроме этих двух групп пород, являющихся массивными, при выбрасывании лавы из вулканов в виде выплесков и брызг образовались рыхлые вулканообломочные породы: вулканические пепел и песок.

Классификация магматических горных пород, процессы при их образовании и основные представители приведены на рис. 2.

2. Минералогический состав магматических горных пород

Все главные породообразующие минералы магматических горных пород можно разделить на четыре группы: 1) кварц, 2) полевые шпаты, 3) слюды и 4) темноокрашенные. Последние в отличие от почти бесцветных кварца и полевых шпатов являются сильно окрашенными. Сопоставление минералов магматических горных пород приведено в табл. 1.

Весьма характерно для кварца, что кислоты на него не действуют, за исключением плавиковой. Благодаря химической инертности, кварц почти не выветривается, вследствие чего он является последним остатком от разрушения пород, его содержащих. В то время как остальные минералы превращаются в тончайшие продукты разрушения (глину), кварц образует песок.

Полевые шпаты делятся на две группы: 1) ортоклаз, что в переводе с греческого значит прямо раскалывающийся, и 2) плагиоклазы, что означает косо раскалывающиеся.

В ортоклазе плоскости спайности образуют прямой угол, а в плагиоклазах — отличный от прямого (около 86°).

Слюды. Из слюд в качестве породообразующих минералов наибольшее значение имеют биотит (черная слюда) и мусковит (прозрачная слюда). От других минералов слюды отличаются весьма совершенной спайностью и низкой твердостью (2-2,5).

Если слюды входят в состав горной породы в значительном количестве, они сильно ухудшают ее механические свойства; при большом содержании слюды затрудняется также получение хорошей полированной поверхности.

Пироксены и амфиболы. Пироксенами и амфиболами называются две группы сходных между собою минералов, каждая из которых насчитывает по несколько представителей. Для пироксенов наиболее характерным минералом является авгит, а для амфиболов — роговая обманка, почему часто пироксены называются авгитами, а амфиболы—роговыми обманками.

Лучшим отличительным признаком этих минералов служит угол, образуемый плоскостями спайности; у роговой обманки он равен 124°, а у авгита — 87°. Как амфиболы, так и пироксены отличаются от остальных минералов очень темной окраской и высокой плотностью от 3,0 до 3,6 г/см3. В отношении выветривания они превосходят полевые шпаты.

Рассмотрение табл. 1 позволяет сделать несколько весьма важных заключений.

Содержание в минералах кремнезема понижается по мере движения по таблице сверху вниз. Наверху таблицы стоит кварц, состоящий из 100% SiO2, внизу – темноокрашенные минералы с малым, порядка 35-50 %, содержанием кремнезема. Соответственно этому кислотность магматических горных пород будет зависеть от преобладания тех или иных минералов.

Магматические породы составлены по преимуществу из различных силикатов и алюмосиликатов! Этим они отличаются от осадочных пород, в которых над солями кремневой кислоты (силикатами) преобладают соли других кислот, в первую очередь угольной, отчасти серной и т. д.

Окраска минералов изменяется от светлой (вверху таблицы) до темной (внизу), так что все кислые породы будут слабо окрашенными, все основные, наоборот, окрашенными весьма сильно.

Сравнение плотности породообразующих минералов показывает нам, что породы с повышенным содержанием темных составляющих, будут характеризоваться бóльшим весом, чем породы кислые, светлоокрашенные.

По стойкости в отношении выветривания наименее желательными в породе являются полевые шпаты, которые выветриваются весьма быстро.

3. Структура магматических горных пород

Наиболее характерными для магматических горных пород являются две структуры: зернисто-кристаллическая (гранитная) и порфировая (рис. 3). Структура горной породы называется зернисто-кристаллической в том случае, когда отдельные минеральные зерна различимы простым глазом и приблизительно одинаковы по размеру.

Существует разновидность зернисто-кристаллической структуры, называемая порфировидной, т. е. похожей на порфировую. Когда порода содержит вкрапленники весьма больших размеров и имеет окружающую их основную массу зернисто-кристаллическую, то это напоминает сильно увеличенную порфировую структуру.

Зернисто-кристаллическая структура характерна преимущественно для глубинных пород, т. к. могла получиться только при медленном охлаждении горной породы, когда ничто не мешало полной ее кристаллизации. Наоборот, порфировая структура присуща излившимся породам. Наличие в последних вкрапленников можно объяснить тем, что кристаллизация магмы начиналась еще в недрах земли, когда температура снижалась очень медленно. После излияния магмы на поверхность застывала оставшаяся масса, но уже при достаточно быстром охлаждении, почему она и получилась плохо закристаллизованной.

Равномерно-зернистые породы превосходят в техническом отношении породы с порфировидной структурой, причем технические свойства (механическая прочность, стойкость против выветривания) повышаются обычно с уменьшением средней величины зерна. Породы порфировой структуры в техническом отношении стоят тем ниже, чем больше в них стекла. Породы стекловатые (например чистое вулканическое стекло — обсидиан) очень хрупки и плохо выдерживают температурные колебания.

4. Классификация магматических горных пород по структуре и минералогическому составу

Классификация магматических горных пород по структуре и минералогическому составу представлена в табл. 2.

В центральной части в трех строках таблицы приведены главнейшие магматические горные породы, употребляемые в качестве строительного материала. Под каждым наименованием глубинных пород записаны по два представителя излившихся, которые являются полными аналогами их по минералогическому составу и отличаются лишь структурой. Одна и та же магма могла застыть или на глубине или на поверхности земли. Минералогический состав пород мы можем прочитать в том же столбце таблицы сразу над ними. Например, о минералогическом составе гранита и его аналогов (кварцевого порфира и липарита) читаем: кварц – есть, из полевых шпатов присутствует ортоклаз, темноокрашенных минералов – мало. Если мы проследим по таблице слева направо.

5. Интрузивные (глубинные) горные породы

Все интрузивные горные породы: гранит, сиенит, диорит и габбро весьма сходны между собою по своим техническим свойствам. Они все обладают большой плотностью, ничтожно малой пористостью и сравнительно высокой механической прочностью.

Гранит. Минералогический состав гранита в среднем таков: кварца от 20 до 40%, ортоклаза (реже щелочного плагиоклаза) от 40 до 60%, слюды или роговой обманки (редко авгита) от 5 до 20%.

Структура гранитов преимущественно зернисто-кристаллическая, иначе гранитная (название гранит происходит от латинского слова granum — зерно) и в некоторых случаях порфировидная. Примером гранитов с порфировидной структурой может служить финляндский гранит рапакиви, в котором встречаются вкрапленники ортоклаза с куриное яйцо и более. Красные граниты большинства зданий Санкт-Петербурга имеют порфировидное строение.

Цвет гранитов определяется цветом главной его составной части—ортоклаза. В зависимости от окраски последнего он бывает серый, желтоватый, красноватый, до мясо-красного.

Технические свойства гранита. Плотность гранита колеблется около 2,7 и повышается с увеличением в породе количества темноокрашенных минералов. Временное сопротивление сжатию для гранитов (как и вообще для всех естественных камней) колеблется в очень широких пределах от 80 до 330 МПа. Большей прочностью обладают граниты с мелкозернистой структурой. Увеличение содержания слюды понижает механическую прочность гранита, кроме того слюда препятствует получению хорошей полированной поверхности, т. к. легко выкрашивается, оставляя щербины. Наоборот, повышение содержания пироксенов или амфиболов является желательным – возрастают механические свойства и способность гранитов принимать полировку.

Стойкость гранита против выветривания в основном достаточно высокая. Лишь отдельные его представители, к которым относится финляндский гранит рапакиви (что значит гнилой камень), широко раньше применявшийся в строительстве Петербурга, разрушаются довольно быстро. Гранит хорошо сопротивляется истиранию, почему он является ценным материалом для изготовления лестничных ступеней, плит для тротуаров, в дорожной одежде. В глубинных горных породах сопротивление истиранию повышается с возрастанием количества темноокрашенных минералов.

Обработка и отделка магматических горных пород настолько дорога (из-за высокой твердости входящих в них минералов), что они редко применяются в обычных зданиях, а используются по преимуществу в сооружениях, особо ответственных, или представляющих большую архитектурную ценность.

Применение гранита. Гранит употребляется в виде штучных камней для фундаментов дорогих зданий, для подпорных стенок, для устройства набережных, для внешней облицовки стен. Часто из него изготовляются тротуарные плиты, ступени. В более крупных кусках гранит употребляется для колонн зданий и памятников. В кусках малого размера он идет для устройства мостовых; для дробления на щебень и т. д.

Сиенит. Отличается от гранита отсутствием кварца; состоит из ортоклаза и темного минерала, чаще всего роговой обманки.

Применяется как и гранит, отличаясь от последнего меньшей твердостью, повышенной вязкостью, в особенности при значительном содержании роговой обманки или авгита, и способностью лучше принимать полировку. Является ценным материалом для мощения дорог и получения щебня.

Диорит. Состоит в основном из кислого плагиоклаза и роговой обманки, реже биотита и авгита; плагиоклаз составляет в среднем 75 % породы.

Соответственно изменению минералогического состава диорит характеризуется более темной окраской, нежели гранит и сиенит, более высокой плотностью (2,75-3,0) и прочностью при сжатии.

Употребляются диориты как дорожный материал (брусчатка, щебень), в виде штучных камней и в качестве декоративного материала (благодаря способности отлично полироваться).

Габбро. Существенными минералами в габбро являются основной плагиоклаз (около 50%) и пироксен, реже роговая обманка. Цвет в большинстве случаев темно-зеленый различных оттенков. Плотность 2,8—3,1, прочность при сжатии в мелкозернистых разновидностях 200-280 МПа, падая в крупнозернистых до 100 МПа. Габбро тяжело обрабатывается, но хорошо принимает полировку.

Из декоративных разновидностей глубинных пород особого упоминания заслуживает лабрадорит, крупнозернистая разновидность габбро, характеризующаяся преобладанием плагиоклаза лабрадора над другими минералами. Лабрадорит отличается так называемой ирризацией, т. е. игрой отблесков различных цветов: синего, голубого, зеленого и других. Лабрадорит был например применен для внутренней облицовки мавзолея Ленина, а также для облицовки панелей простенков между окнами “Дома Книги” в Санкт-Петербурге.

6. Эффузивные (излившиеся) горные породы

Для излившихся пород характерна способность давать сильно пористые разности (например, пемзу). Образование таких пористых разновидностей объясняется выделением газов, насыщавших магму в недрах земли. При понижении давления, в результате извержения магмы, растворенные в ней газы выделялись наружу и вспенивали массу в процессе ее застывания. Эффузивные породы могут быть как пористыми, так и плотными, в отличие от интрузивных, которые, в силу условий их образования на глубине, пористых разновидностей давать не в состоянии.

Кварцевый порфир и липарит. Кварцевый порфир и липарит по химическому и минералогическому составу аналогичны граниту. От последнего они отличаются своей порфировой структурой. Вкрапленниками в них являются кварц и, часто, полевой шпат. Стекловатая разность кварцевых порфиров и липаритов называется вулканическим стеклом или обсидианом.

Цвет кварцевых порфиров и липаритов серый, желтоватый, бледнокрасный и кирпично-красный. Друг от друга кварцевый порфир и липарит отличаются своим возрастом и свежестью составляющих их минералов, кварцевые порфиры подверглись изменениям и несколько темнее липаритов.

Технические свойства кварцевых порфиров и липаритов повышаются с уменьшением количества в них вкрапленников. Поэтому плотные фельзиты (породы без вкрапленников) принадлежат к лучшим сортам строительного камня; механическая прочность их достигает 280 МПа. Наименее выгодной является стекловатая структура, ибо порода в этом случае обладает хрупкостью и легче поддается выветриванию. Все сказанное может быть распространено и на остальные эффузивные породы.

Кварцевые порфиры и липариты довольно широко используются в качестве штучного камня и в виде декоративного и поделочного материала, в том случае когда они имеют красивый цвет и рисунок.

Ортоклазовый порфир и трахит представляют излившиеся аналоги сиенита. От предыдущих излившихся пород они обличаются отсутствием кварца. Характеризуются повышенной пористостью и, благодаря этому, сравнительно малой объемной массой (2,20—2,61) и малым временным сопротивлением сжатию, в среднем 60-70 МПа. Окраска серая до зеленовато-серой, желтоватая и красноватая.

Эти породы легче обрабатываются и быстрее истираются, нежели предыдущие. Трахит в силу своего пористого, ячеистого сложения не поддается полировке, а в силу присущей ему шероховатости (трахит по-гречески означает шероховатый) хорошо связывается со строительными растворами.

Порфирит и андезит по минералогическому составу тождественны диориту. Окраска их колеблется от светлосерой до темносерой, причем порфириты характеризуются, как правило зеленоватыми тонами. Объемная масса находится в пределах 2,56— 2,85 г/см3; временное сопротивление сжатию колеблется между 120-240 МПа. Применяются в качестве строительного камня для самых разнообразных целей.

Диабаз и базальт. Диабаз и базальт тождественны по минералогическому составу габбро и благодаря обилию в них темных составляющих характеризуются почти черной окраской и матовым тусклым видом. Диабазы являются продуктом более древнего времени, базальты же относятся к молодым породам.

Диабаз является отличным материалом для мощения улиц, для чего его применяют в виде диабазовой шашки (брусчатки). Механическая прочность диабазов почти всегда превышает 200 МПа.

Базальт является наиболее тяжелой и наиболее прочной из всех рассмотренных излившихся пород, его объемная масса равна 2,7—3,3 г/см3, а прочность лучших образцов может достигать 500 МПа, что превосходит глубинные породы. Для базальтов характерна высокая хрупкость, вследствие чего они сравнительно легко раскалываются.

Базальт хорошо полируется, однако из-за высокой твердости трудно поддается обработке.

Базальт применяется как в дорожном деле, так и для ответственных инженерных сооружений. Базальт является сравнительно легкоплавкой породой, поэтому используется для получения изделий путем литья. В строительстве используются теплоизоляционные и акустические материалы на основе базальтовой ваты.

7. Вулканообломочные породы

Лавой обычно называют огненно-жидкие продукты извержения вулканов. Лавы содержат в себе в растворенном состоянии значительное количество газообразных продуктов, которые или успевают выделиться до застывания лавы (плотные лавы) или вспенивают ее придавая ей пористую или пузырчатую структуру.

Помимо потоков жидкой лавы, вулканы при извержениях выбрасывают в воздух колоссальное количество той же лавы в раздробленном состоянии (вулканические песок и пепел). Последние иногда так и сохраняются в рыхлом состоянии (пуццолана), а иногда подвергаются последующей цементации, превращаясь в более или менее плотные породы, которые называются вулканическими туфами. Наконец, когда к жидкой лаве при вулканических извержениях примешиваются рыхлые продукты вулканической деятельности, порода называется туфовой лавой.

Артикский туф. Около ст. Артик (Армения), расположены большие разработки туфовой лавы вулкана Алагез, которая не совсем правильно называется артикским туфом. По своим техническим свойствам является ценным строительным материалом для стен Жилых зданий при обязательном, однако, оштукатуривании стен снаружи.

По внешнему виду артикский туф представляет собою пористую, звонкую при ударе породу в основном розовато-фиолетового цвета с различными оттенками. При плотности 2,56 средняя объемная масса породы равна 1200 кг/м3. Соответственно малому объемному весу артикский туф характеризуется высокой пористостью и малой теплопроводностью; истинная пористость породы составляет 57-60 %, коэффициент внутренней теплопроводности в сухом состоянии в два раза меньше, чем для красного кирпича; соответственно этому толщина стены из артикского туфа может быть уменьшена вдвое по сравнению с кирпичной. Механическая прочность артикского туфа невелика, но вполне достаточна для применения его в стенах зданий; его временное сопротивление сжатию в среднем равно 10,5 МПа. Помимо этого артикский туф достаточно морозостоек, легко обрабатывается (его можно пилить обыкновенной пилой) и хорошо держит вбиваемые в него гвозди.

§ 3. Осадочные горные породы

1. Процессы при происхождении и классификация

Первичные горные породы, находящиеся на земной поверхности, подвергаясь выветриванию, т. е. разрушению под воздействием разнообразных атмосферных факторов (воздуха, воды, смены температур, растительных и животных организмов и т. п.) постепенно превращаются в рыхлые продукты разрушения, которые отчасти ветром и льдом, главным же образом водой, сносятся в более низкие места, закрытые водные бассейны, моря и океаны, где происходит их осаждение. Произошедшие таким образом горные породы называются вторичными или осадочными.

Рыхлые механические осадки (глина, песок, гравий, щебень) с течением времени могут быть пропитаны каким-либо природным связующим веществом и сцементированы им в сплошную монолитную массу. К сцементированным породам относятся, например, песчаник (сцементированный песок), конгломерат (сцементированный гравий), брекчия (сцементированный щебень).

2. Минералогический состав осадочных горных пород

В осадочных породах, таких как механические осадки, могут встретиться все минералы первичных пород. Однако для осадочных горных пород характерны и свои, присущие только им минералы. В то время как в магматических породах преобладают соли слабых кислот (кремневой и алюмокремневой) в осадочных горных породах силикаты и алюмосиликаты играют подчиненную роль, уступая первое место солям сильных кислот: угольной, серной и т. д.

Из минералов, присущих только осадочным горным породам, наибольшее значение имеют следующие: кальцит, магнезит, доломит, гипс и каолинит (табл. 3).

Кальцит (известковый шпат). Химический состав кальцита выражается формулой СаСО3. Он встречается в составе известняков и мраморов как в виде прекрасно образованных кристаллов, так и в виде сплошной массы разнообразного сложения, зернистой или плотной. Чистый кальцит бесцветен, при наличии же примесей он бывает сероватым, или белым, или окрашенным в светлые оттенки голубого, желтого, бурого и других цветов. Твердость кальцита равна 3, он характеризуется весьма совершенной спайностью по трем направлениям.

Кальцит распознают по реакции с соляной кислотой, с которой он хорошо реагирует даже на холоду, выделяя с характерным вскипанием углекислый газ. Растворимость кальцита в обычной воде ничтожно мала, однако он хорошо растворяется в воде, содержащей CO2. Последнее обстоятельство нужно учитывать при использовании строительного камня из пород, богатых СаСОз.

Доломит представляет по химическому составу двойную соль углекислых кальция и магния; формула его такова: CaCO3·MgCO3. Он встречается как в кристаллическом виде, так и в виде зернистых и, реже, землистых масс в составе породы с таким же названием. Применяется как и магнезит в производстве огнеупоров и для получения вяжущего вещества – каустического доломита.

Твердость магнезита и доломита примерно одинакова 3,5—4. Различают их по действию соляной кислоты. Магнезит не реагирует с соляной кислотой ни при каких условиях, а доломит реагирует, но плохо; при подогревании выделяет СО2. В горных породах кальцит и доломит сопутствуют друг другу в различных соотношениях.

Каолинит. Каолинит (Al2O3 ·2SiO2 ·2Н2O) образуется при выветривании полевых шпатов и является главной составной частью многих глин. Чистый каолинит имеет белый цвет, землистый вид, на ощупь слегка жирен и легко рассыпается. Твердость 1.

Водный кремнезем. Минерал состава SiO2 в осадочных породах в отличие от магматических горных пород присутствует не только в кристаллическом состоянии (в виде кварца), но также и в аморфном виде, часто в соединении с водою (SiO2·nH2O); таков например опал, содержащий до нескольких процентов воды. Водный аморфный кремнезем слагает такие осадочные породы как диатомит и трепел, а также является очень прочным природным цементирующим веществом, заполняя промежутки между зернами песка (в песчаниках), и кальцита (в известняках).

3. Структура осадочных горных пород

Важнейшее значение имеют следующие виды структур.

4. Рыхлые обломочные горные породы

В зависимости от размера частиц условно различают следующие рыхлые породы: глину ( 5 мм), булыжники и валуны (крупные камни).

Источник