Химический состав магматических горных пород является основой их классификации. Учитывая характерные особенности состава, мгп классифицируют по содержанию кремнезёма SiO2:

• ультракислыеSiO₂> 75%(пегматит);

• кислые 75% ≤SiO₂> 65%(гранит, обсидиан);

• средние65% ≤SiO₂> 52%(диорит, андезит);

• основные52% ≤SiO₂> 40%(габбро, базальт);

• ультраосновныеSiO₂ ≤ 40%(перидотит, пироксенит).

В составе этих групп выделяют малую группу щелочных пород, отличающихся повышенным содержанием натрия и калия (сиенит, трахит).

СТРУКТУРЫМГП выделяют:

а) по степени кристалличности вещества:

- полнокристаллическая – все зёрна хорошо сформированы и легко различимы, благодаря длительной и постепенной кристаллизации(интрузивные: гранит, габбро);

- неполнокристаллическая – часть вещества успела раскристаллизоваться, а остальная масса быстро остывала, не успев сформировать зёрна минералов;

- стекловатая– порода представляет собой сплошную стекловидную массу, что свидетельствует о быстром застывании лавы(обсидиан);

б) по относительному размеру зёрен:

- равномернозернистая– зёрна в образце имеют приблизительно одинаковый размер(габбро, трахит);

- неравномернозернистая– в образце присутствуют зёрна разной вели чины (гранит);

- порфúровая - в однородной сплошной массе породы выделяются зёрна различной крупности(базальтовый порфирит);

в) по абсолютному размеру зёрен:

- крупнозернистая- более 5 мм,

- среднезернистая- от 2 до 5 мм,

- мелкозернистая- менее 2 мм,

- скрытокристаллическая- зёрна неразличимы невооружённым глазом.

Одна и та же горная порода при разных условиях образования может состоять из зерен различной крупности (гранит может быть и мелкозернистым, и среднезернистым, и крупнозернистым).

При выделении ТЕКСТУР МГП руководствуются такими признаками:

а) степень заполнения пространства

- массивная - весь объём образца занят минеральным веществом(гранит, обсидиан);

- пористая, пузыристая, миндалекаменная и др. - горная порода содержит пустоты, поры и т. п.(базальт, пемза);

б) однородность вещества

- однороднаятекстура - образец горной породы обладает одними и теми же свойствами при исследовании в любом направлении(габбро, трахит);

- неоднородная - пятнистая, полосчатая, флюидальная и др.(обсидиан);

в) ориентированность слагающих породу минералов

- ориентированная - длинные оси минеральных зерен вытянуты в опре делённом направлении(пегматит - «письменный гранит»);

- неориентированная - минеральные зерна расположены беспорядочно(гранит, габбро).

ОКРАСКАМГП часто характеризуется термином «цветное число» или «цветной индекс», отражающим содержание темноцветных минералов(авгита, роговой обманки, биотита и др.)в породе в процентном отношении к её объёму. Если преобладают светлые зёрна, то окраску называютлейкократовой, а если тёмные -меланократовой(от греч. «меляс» - чёрный). Для интрузивных магматических пород работает правило «чем светлее, тем кислее».

Окраска выветрелых магматических горных пород может значительно отличаться от первоначальной: она становится светлее, часто рыжеет.

Окраска для МГП имеет особое значение, т. к. большинство из них используется в строительстве, и от её декоративности зависит стоимость строительного камня.

ПЛОТНОСТЬ(удельный вес). МГП кислого состава обладают средней плотностью(у пемзы 300 -350 кг/м³, у гранита 2600 - 2700 т/м³), при изменении состава пород от кислого к основным и ультраосновным их плотность увеличивается(у габбро 2800 - 3300 т/м³).

ТРЕЩИНОВАТОСТЬчасто возникает в массивах МГП, т. к. все они обладают жёсткими структурными связями и не способны к пластическим деформациям. Для магматических пород свойственны все типы трещиноватости, но их особенностью является

первичная трещиноватость, которая возникает в МГП уже в процессе их формирования (остывания магмы или лавы). В первую очередь охлаждаются и подвергаются кристаллизации внешние части массива. Образуется «корочка», покрывающая расплавленную массу. При дальнейшем снижении температуры объём массива сокращается, и «корочка» на его поверхности разбивается трещинами. Фигуры, выделяемые из массива пород системой первичных трещин, называютсяо т д е л ь н о с т ь ю (см. рис. 2, 3);

Рис. 2 Стóлбчатая отдельность в наземных базальтах

Рис. 3 Подушечная отдельность в подводных базальтах

ПРОЧНОСТЬ МГП достаточно велика: предел их сопротивления одноосному сжатию колеблется от 60-70 МПа утрахита до 500 МПа убазальта. Но у выветрелых пород она значительно снижается.

УСТОЙЧИВОСТЬ В СООРУЖЕНИЯХдля магматических горных пород исчисляется веками, при условии, если порода отполирована и за ней осуществляется правильный уход(полированный гранит сохраняется в городских условиях до 500 лет).

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬМГП находится в прямой зависимости от степени их трещиноватости.

ХИМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬгорных пород, выражающаяся в их взаимодействии с 10%-ной соляной кислотойHClи водорастворимости, для магматических не характерна.

ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ магматических горных пород зависят от места их образования (см. рис. 4 [14]):

Рис. 4 Формы магматических тел

1- б а т о л ú т (от греч. bathos – глубокий) – огромное геологическое тело, образованное, чаще всего кислой магмой;

2- б и с м а л ú т – интрузивное тело, напоминающее по форме пробку;

3- ш т о к (от нем. Stock – палка, ствол) – небольшое изометричное в плане геологическое тело, вертикально вытянутое и сложенное породами различного состава;

4- э т м о л ú т – интрузивное тело неправильной формы, расширяющееся кверху наподобие воронки. Сложено, обычно, щелочными породами;

5- д á й к а – вертикально или наклонно расположенное плитообразное геологическое тело, выполняющее трещины и чрезвычайно распространённое в земной коре;

6- ж ú л а - протяжённое геологическое тело, образовавшееся при заполнении трещины магмой;

7- л а к к о л ú т - (от греч. lakkos – яма, углубление, полость) грибо- или караваеобразное тело, состоящее из пород среднего и щелочного состава, внедрившихся между слоями осадочных пород;

8- л о п о л ú и т (от греч. lopas – чаша, миска) – чашеобразное тело, представленное, обычно, основными горными породами;

9- ф а к о л ú т – (от греч. phakos – линза) – геологическое тело линзообразной формы, образовавшееся при внедрении магмы в ослабленные своды складок;

10- п л а с т ó в а я з á л е ж ь или с и л л (от шведск. syll – лежень, подкладина) - плоское магматическое тело, внедрившееся по слоистости осадочных пород;

11- к ý п о л (от лат. cupola – купол, свод) – форма залегания излившихся пород, возникающая при выдавливании из жерла вулкана очень вязкой лавы;

12- л á в о в ы й о ч а г;

13- н е к к (от англ. neck – шея) – геологическое тело трубообразной формы, возникающее при заполнении магмой подводящего канала к жерлу вулкана;

14- л á в о в ы й о б е л ú с к – столбообразное геологическое тело, возникающее при застывании очень вязкой лавы непосредственно над жерлом вулкана;

15 и 16- л á в о в ы е п о т о к и – формы залегания излившихся горных пород, характеризующиеся значительной длиной при относительно небольшой ширине.

По мере разрушения окружающих пород, магматические тела выходят на земную поверхность и попадают в сферу хозяйственной деятельности человека. Безусловно, наибольший интерес в этом плане вызывают крупные геологические тела магматического происхождения, т. к. строительство на таких массивах является наиболее надёжным. Не случайно около 30% крупнейших гидроэлектростанций мира расположены на МГП. Кроме того, величина массива влияет на целесообразность его разработки с целью получения строительного камня (гранит широко распространён и формирует очень крупные геологические тела. Заложенный в таком массиве карьер будет рентабельным, позволит получить большое количество качественного материала и обеспечит местное население работой на много лет. Другая порода – диорит, – обладает высокой прочностью и морозостойкостью, легко обрабатывается и хорошо полируется, обладает нарядной светлой окраской. Но при этом формирует очень небольшие геологические тела, и его разработка не всегда рациональна).

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Магматические горные породы меньше, чем другие распространены на поверхности Земли. У них чётко выражена связь со складчатыми горными областями. Верхнюю часть толщи МГП в земной коре занимают граниты и родственные им породы, среднюю – базальты, нижнюю – ультраосновные породы.

МГП широко распространены в пределах Балтийского и Украинского щитов, Сибирской платформы. Урала, Кавказа, Алтая, Тянь–Шаня, Забайкалья, Камчатки, Сахалина.

ПРИМЕНЕНИЕмагматических горных пород в народном хозяйстве имеет чрезвычайно большое значение и различную направленность:

а) основания сооружений. Многие МГП обладают прочностью, значительно превышающей необходимую – сотни МПа. Они практически несжимаемы, нерастворимы в воде и газонепроницаемы. Все эти признаки позволяют отнести МГП к типу скальных грунтов.

Но при их оценке необходимо помнить о разнице между прочностью образцов и устойчивостью массива пород в целом. В природных условиях МГП обычно рассечены системой трещин, которые резко снижают устойчивость массива и нередко делают его непригодным для использования в качестве основания сооружений;

б) строительный камень.магматические горные породы с древнейших времён используются в строительстве в естественном виде, пройдя лишь поверхностную обработку:

• штучный камень производится из большинства МГП. Предпочтение отдается породам с массивной текстурой и мелко- и среднезернистой структурой, с декоративной окраской(гранит, сиенит, габброи др.).

~ монументальный камень– наиболее прочный и декоративный, - служит для изготовления памятников, скульптур и крупных архитектурных деталей(гранит, габброи др.);

~облицовочный каменьполучают из большинства магматических пород. Использование природного камня для облицовки дорого, но экономически оправдано(асфальтовый пол служит в переходах метро не более 3-4 лет и даёт огромное количество пыли. В таких же условиях гранитный пол экологически безопасен и срок его службы неограничен);

~ стеновые блокидолжны быть изготовлены из прочного и пористого камня(андезит, туф вулканический);

~ бордюрный каменьне должен быть декоративным, но обязательно – прочным и погодостойким(гранити т.п.);

• дроблёный камень(любые МГП, отходы производства штучного камня);

в) сырьё для изготовления стройматериаловполучают из многих МГП:

- цемент (обсидиан, трахит);

- керамическиеизделия получают, используя пегматит;

- стекло производится излипарита, обсидиана, андезита, трахита;

- минеральная вата вырабатывается издиорита, пироксенита;

- огнеупоры – получают издунита;

- в петрургии (каменное литьё) используютбазальт, диабаз;

г) другоеприменение магматических горных пород:

- производство кислотоупоров –гранит, андезит, трахит, базальт;

- поделочныеидекоративныекамни –пегматит, обсидиан, лабрадорит;

- источники ценных элементов–пегматит(топазы, вольфрам, олово и др.);гранит(золото, серебро, вольфрам, молибден, олово, редкоземельные элементы, уран, ниобий, тантал и др.) и т. д.

О С А Д О Ч Н Ы Е Г О Р Н Ы Е П О Р О Д Ы

Камень - чудо природы и тайна её.

Э. Межелайтис

Осадочные горные породы по происхождению являются вторичными, т.к. процессу их образования предшествуют разрушение различных горных пород, образование осадка, его перенос, накопление, уплотнение и окаменение.

По способу образования различают:

а) о б л ό м о ч н ы е ОГП - образуются при механическом разрушении горных пород и минералов(щебень, галечник, песок, песчаник);

б) г л ú н и с т ы еОГП - занимают промежуточное положение между продуктами физического и химического выветривания(глины);

в) х е м о г é н н ы е - образуются при выпадении в осадок солей из водных растворов(известняк, гипс, каменная соль);

г) о р г а н о г é н н ы е ОГП - образуются в результате накопления органических остатков(ракушечник, мел, торф, уголь);

д) часто ОГП образуются при сочетании различных процессов осадконакопления, это породы с л о ж н о г о г е н é з и с а (мергель, опока).

Процессы осадконакопления происходят на земной поверхности повсеместно, но в разных условиях приводят к различным результатам, поэтому ОГП подразделяют и по месту образования:

• типично морские (ракушечник, мел);

• типично континентальные (щебень, торф);

• полигенетические (соли, руды, песчаники).

Минеральный СОСТАВосадочных горных пород разнообразен. Среди главных (породообразующих) минералов ОГП много таких, которые сохранились неизменёнными после разрушения магматических горных пород(кварц, слюды, роговая обманка и др.). Но появляются и минералы, не характерные для условий высокого давления и больших температур(кальцит, глинистые минералы, гипс и др.).

Осадочные горные породы могут быть как мономинеральными (кварцевый песок, каменная соль), так и полиминеральными(супесь, лёсс). Один и тот же минерал может быть в одной породе главным, а в другой – второстепенным(глинистые частицы в супеси могут составлять не более 10% от объема, а в глинах до 100%).

Второстепенные (акцессорные) минералы могут сильно влиять на свойства осадочной горной породы (несколько процентов глинистых минералов в составе песчаных пород придают им способность вмещать в себя и удерживать воду, уменьшаться в объеме при высыхании и др.).

Минералы осадочных пород могут находиться не только в кристаллическом и аморфном состоянии, но и в коллоидном (глинистые).

Химический СОСТАВОГП по валовому анализу соответствует составу МГП, т.к. осадочные породы состоят из продуктов их разрушения.

СТРУКТУРА– вторая из основных характеристик горной породы, отражающая её внутреннее строение. Структуры осадочных горных пород из-за их разнообразия не имеют единой классификации и выделяются для каждой группы ОГП отдельно(табл. 1):

а) для структур обломочныхОГП определяющее значение имеют

• размеры обломков (в разнозернистых породах структурный тип устанавливают по преобладающей фракции);

• внешний облик обломков, различают по степени окатанности:

~неокатанные (угловатые) не несут следов обработки водой или ледником, следовательно, переноса обломочного материала от места образования не было или он был кратковременным и на небольшое расстояние(глыбы, щебень, дресва),

~окатанные обломки указывают на долгий путь и длительное время переноса до места отложения(валуны, галечник, гравий);

• по физическому состоянию

~рыхлые(валуны, щебень, галечник, гравий, песок),

~сцементированные(брекчия, конгломерат, песчаник, алевролит).

Таблица 1

Для сцементированных обломочных ОГП определяют тип цемента(рис. 5):

Рис. 5. Типы цемента (по М.С. Швецову)

а) базальный и коррозионный (разъедания); б) базальный и сгустковый (неравномерный); в) цемент пор; г) контактовый (соприкосновения); д) цемент пор и выполнения; е) беспорядочно зернистый кристаллический; ж) крустификационный (обрастания); з) нарастания (регенерации); и) прорастания

б) структуры глинистых пород выделяют по размерам частиц (табл. 2). Формы глинистых частиц (чешуйки, листочки, пластинки) при этом не учитываются, т. к. различимы только под микроскопом:

Таблица 2

в) в хемогенных ОГП структуры выделяют по размерам и форме зёрен (табл. 3):

Таблица 3

г) структуры органогенных ОГП выделяют по виду органики и по форме частиц (табл. 4):

Таблица 4

д) в породах сложного генезиса структуры выделяют по размерам зёрен:

• землистая,

• глинисто-пылеватая.

ТЕКСТУРЫОГП(табл. 5)зависят от взаимного расположения минеральных частиц:

Таблица 5

ОКРАСКА любой горной породы определяется цветом минералов, входящих в её состав(пески, состоящие из зерен кварца белые, а из роговой обманки - черные), а для осадочных пород имеет значение ещё и окраска цемента в составе породы(кварцевый цемент придает породе светлую окраску, битуминозный цемент окрашивает породу в черный цвет, а железистый - в красный. Глины, содержащие тонкорассеянное углефицированное органическое вещество имеют чёрный и тёмно-серый цвета). Климат, в котором ОГП сформировались, также влияет на их окраску(в районах с прохладным и влажным климатом формируются ОГП серо-зеленого цвета, в районах с сухим жарким климатом - красного, бурого, желтовато-бурого).

ПЛОТНОСТЬосадочных горных пород весьма разнообразна(от 250 кг/м³ у диатомитов до 3000 кг/м³ у известняков).

ТРЕЩИНОВАТОСТЬхарактерна для монолитных ОГП(брекчия, известняк, опока), но проявляется в разной степени(известняки всегда сильно трещиноваты; массивы гипса не бывают трещиноватыми).

ПРОЧНОСТЬ(предел сопротивления одноосному сжатию) у осадочных горных пород обычно ниже, чем у МГП и МетГП, поэтому, кроме общепринятых интервалов, для осадочных пород используют ещё более дробное разделение:

• пониженной прочности - от 3 до 5 МПа;

• низкой прочности - от 1 до 3 МПа;

• очень низкой прочности - менее 1 МПа.

R_сжОГП колеблется в широких пределах(от 0,15 МПа у песков до 260 МПа у кремнистых песчаников).