 |
Важнейшие изверженные породы
|
|
|
|
Лекция №4 Свойства важнейших минералов, входящих в состав природного сырья.
Природные каменные материалы. Общие сведения
Горные породы и минералы
Породообразующие минералы
Важнейшие изверженные породы
Важнейшие метаморфические породы
Материалы и изделия из природного камня
Добыча и обработка каменных материалов
Природные каменные материалы. Общие сведения
Природные каменные материалы – материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород.
Горные породы – значительные по объему скопления различных минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.
Минерал – природное тело, одинаковое по химическому составу, строению и химическим свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре.
Свойства минералов оцениваются, в основном, по показателям:
· твердость;
· прочность;
· плотность;
· химический состав;
· оптические свойства;
· тепловые свойства;
· электрические свойства;
· магнитные свойства.
Механическая обработка:
· раскалывание;
· распиливание;
· дробление.
Таким способом получают:
· облицовочные плиты;
· камни и блоки для кладки стен;
· бутовый камень, щебень.
Широко используются в современном строительстве:
· прямое использование – облицовка зданий и инженерных сооружений; возведение стен зданий; устройство лестниц и настилка полов; заполнители для бетонов и растворов; в дорожном и гидротехническом строительстве;
· в промышленности строительных материалов для получения других материалов: керамики, вяжущих веществ, стекла и др. При таком использовании изменяются строение, состав и свойства исходных горных пород.
|
|
|
Горные породы и породообразующие минералы
Изучение свойств природных каменных материалов основывается на классификации горных пород, учитывающей их происхождение (генезис).
По генетической классификации, горные породы делятся на три основные группы:
· изверженные или магматические (первичные);
· осадочные (вторичные);
· метаморфические (видоизмененные). См. табл. 1.1.
Табл. 1.1- Генетическая классификация горных пород
| Магматические породы (первичные) | Массивные: глубинные: граниты, сиениты, диориты, габбро; излившиеся: порфиры, андезиты, трахиты, диабазы, базальты Излившиеся пористые: рыхлые: вулканические пеплы, пемзы и др.; цементированные: вулканические туфы, трассы, туфовая лава. |
| Осадочные породы (вторичные) | Механические отложения: рыхлые: пески, гравий, глины, природный щебень цементированные: песчаники, конгломераты, брекчии. Химические осадки: некоторые виды известняков, известняковые туфы, магнезиты, доломиты, гипс, ангидрит. Органогенные отложения: мел, большинство известняков, трепелы, диатомиты, опоки. |
| Метаморфические (видоизмененные) породы | Измененные изверженные породы: гнейсы (из гранитов). Измененные осадочные породы: глинистые сланцы (из глин), мраморы (из известняков), кварциты (из песчаников). |
Породообразующие минералы
Породообразующие минералы – те, из которых главным образом состоят горные породы.
В природе найдено и изучено более 2000 минералов, но лишь 50 из них являются породообразующими.
Краткая характеристика основных породообразующих минералов.
Минералы группы кремнезема 
- ряд минералов, представляющих собой модификацию двуокиси кремния:
· кварц;
· опал;
· халцедон.
Полевые шпаты (алюмосиликаты натрия, калия, кальция) – наиболее распространенные в природе минералы 
по массе горных пород:
|
|
|
· граниты;
· диориты;
· габбро;
· андезиты;
· сиениты.
Железисто-магнезиальные силикаты:
· габбро;
· базальты;
· диабазы.
Слюда – группа минералов, представляющие алюмосиликаты слоистой структуры и обладающие совершенной спайностью в одной плоскости.
Асбест – группа минералов, представляющие водные силикаты магния и железа, образуют агрегаты, сложенные тончайшими гибкими волокнами, которые легко расщепляются на составляющие их волокна.
Глинистые минералы – группа водных силикатов алюминия - составляют основную массу глин, самый распространенный из которых каолинит 
. Белые каолинитовые глины используют при производстве тонкой керамики - фарфор, фаянс.
Кальцит (известковый шпат 
) – один из наиболее распространенных минералов в земной коре. Кальцит основной породообразующий минерал таких пород, как мел, известняк, известковый туф, входит в состав мрамора.
Магнезит 
- близок по свойствам к кальциту, но встречается значительно реже.
Доломит 
- по свойствам близок к кальциту, но встречается значительно реже.
Гипс 
- мягкий минерал, кристаллизуется в виде зернистых (алебастр) и волокнистых масс (селенит).
Ангидрит 
- безводная разновидность гипса.
Важнейшие изверженные породы
Глубинные породы.
Граниты – наиболее распространенные из всех магматических пород на земле. Глубинная горная порода. Имеет ярко выраженное зернокристаллическое строение (рис. 1.).
а. б.
Рис. 1. а. - зерно-кристаллическое строение гранита (К – кварц; О – ортоклаз; С – слюда; б – применение гранита
Строительные свойства гранита: 
, 
, 
, морозостойкость > 200 циклов.
Габбро – глубинная горная порода, структура кристаллическая, крупнозернистая (рис. 2.), 
, 
.
а. б.
Рис. 2. а. – габбро, структура кристаллическая, крупнозернистая; б – применение габбро
Диориты - 
, 
. Повышенная ударная вязкость, устойчивость к выветриванию, хорошо полируется (рис. 3.).
а. б.
Рис. 3. а- диориты; б – Алупкинский (Воронцовский) дворец.
Порфиры – свойства порфиров близки к свойствам аналогичных им глубинных пород (например, кварцевый порфир), однако вследствие скрытокристаллического или стекловатого строения основной массы и наличия вкрапленников стойкость их против выветривания ниже глубинных (рис. 4.).
|
|
|
а. б.
Рис. 4. а - порфировая структура (м.з. – масса мелких зерен; В – «вкрапленники»; б-б применение порфира
Диабазы (аналоги габбро) – плотные кристаллические породы с зернами различной крупности (рис. 4.5.). 
, обладают большой ударной вязкостью и малой истираемостью.
а. б.
Рис. 5. а – структура диабаза; б – применение диабаза
Базальты (аналоги габбро) – самые распространенные излившиеся породы (рис. 6.). В зависимости от условий, при которых происходило остывание магмы, структура базальта может быть стекловатой или скрытокристаллической, 
, 
. Однако, при наличии трещин и пор значительно понижается, доходя до 
. Базальты очень твердые и хрупкие, что затрудняет их обработку.
а. б. в.
Рис. 6. а – месторождение базальта; б – камень из базальта; в – утеплитель на основе базальта
(Слайд №7). Излившиеся пористые породы: вулканические пеплы и пески - порошкообразные частицы вулканической лавы, выброшенные в раздробленном состоянии. При размере частицы 
- вулканический пепел, 
- вулканический песок (рис. 7.).
а. б.
Рис. 7. а. – вулканический пепел; б – вулканический песок
Пемза – легкая пористая (до 80 %) порода, благодаря наличию крупных и мелких замкнутых пор не гигроскопична и морозостойка (рис. 8.). Обладает низкой теплопроводностью 
, малой насыпной плотностью 
, 
.
а. б.
Рис. 8. а - пемза; б – пористая структура пемзы
В составе литосферы на долю осадочных пород приходится ≈ 5 %, занимают ≈ 70 % площади земной поверхности.
В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяются на три группы:
· механические отложения;
· химические осадки;
· органогенные отложения.
Механические отложения образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания. Наиболее характерные из них следующие:
Песчаники – состоят из зерен кварцевого песка, сцементированные природным цементом (карбонатом кальция, водным кремнеземом, глинистыми минералами) (рис. 9.). В зависимости от цементирующего вещества песчаники бывают: известняковыми, кремнистыми, глинистыми. 
. Наиболее прочные и износостойкие кремнистые песчаники.
|
|
|
а. б.
Рис. 9. а – кремнистый песчаник; б – отделочные материалы из песчаника
Конгломераты – сцементированные округлые, гладкие зерна графия; брекчии – сцементированные природным цементом остроугольные зерна природного щебня (рис. 10.).
а. б. в.
Рис. 10. а – конгломераты; б – брекчии; в – применение конгломератов и брекчии
Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород (гипс, ангидрид, магнезит, доломит, известковые туфы).
Гипс 
– горная порода белого цвета. 
, 
(рис. 11.).
а. б.
Рис. 11. а- природный гипс; б – изделия из гипса
Ангидрит 
- безводный гипс (рис. 12).
а. б.
Рис. 12. а – природный ангидрит; б – применение ангидрита
Известковые туфы – образовались в результате осаждения 
из источников подземных углекислых вод. Обладают малой прочностью и хорошо поддаются распиловке (кроме травертина – плотное мелкозернистое строение с 
) (рис. 13).
а. б. в.
Рис. 13. а – известковый туф; б – применение; в – разработки травертина в карьере
Магнезит – кристаллическая порода, состоящая, в основном, из магнезита 
(рис. 14).
а. б. в.
Рис. 14. а – магнезит; б. – разработка магнезита открытым способом; в – применение (теплоизоляционные плиты).
(Слайд №11). Доломит – состоит, в основном, из минерала доломита 
с примесью глины и др. По свойствам близки к плотным известнякам (рис. 15.), 
, 
.
а. б.
Рис. 15. а- доломит; б – применение в отделке фасадов
Органогенные породы образуются в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов в водных бассейнах. К ним относят различные карбонатные и кремнистые горные породы (известняки, мел, диатомит и трепел).
Известняки – широко распространенная горная порода состава: . По структуре подразделяют: плотные, пористые, мраморовидные, ракушечники, оолитовые, землистые (мел). Плотные известняки: 
, 
; пористые 
, 
.
Мраморовидные известняки – переходные породы от известняков к мраморам: 
, 
(рис. 16.).
а. б. в.
Рис. 16. а - мраморовидные известняки; б- карьер по разработке мраморовидного известняка; в – применение в античной классике
Известняк-ракушечник – пористая порода. Состоит из раковин и панцирей моллюсков, слабо сцементированных известковым цементом (рис. 17.). , 
, имеет малую теплопроводность и легко распиливаются.
|
|
|
а. б.
Рис. 17. а – известняк-ракушечник; б – разработка известняка-ракушечника в карьере
Мел – землистая порода, которая представляет собой затвердевший морской осадок, состоящий из мелких обломков кальцита, одноклеточных организмов и микроскопических раковин. Обладает высокой дисперсностью (рис. 17.).
Диатомиты и трепелы – богатые аморфным кремнеземом 
породы. В них содержится до 75÷96 % активного кремнезема (рис. 18), 
, теплопроводность 
.
а. б.
Рис. 17. а – разработка мела в карьере; б – строительный мел
а. б. в. г.
Рис. 18. Разработка диатомита в карьере; б – применение диатомита; в – трепел; г - применение трепела.
|
|
|
