ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Метаморфические (видоизмененные) породы образуются в природе в результате изменения состава и строения осадочных и изверженных пород. Процессы метаморфизма проходят при повышенных температурах без расплавления или растворения, при воздействии высоких давлений и сдвиговых деформаций. Такие условия возникают тогда, когда исходные породы в результате горообразовательных процессов могут переместиться с поверхности в глубь земной коры. В результате может произойти перекристаллизация минералов, глубоко измениться строение, т. е. образоваться совершенно новые породы, более плотные и в большинстве случаев с ясно выраженной кристаллической структурой. Эти породы могут быть целиком видоизмененными (например, мрамор) или с заметным содержанием исходной породы (мраморовидные известняки).
Минеральный состав метаморфических пород часто идентичен исходным магматическим или осадочным породам.
Текстура метаморфических пород может быть сланцеватой (гнейсы, глинистые сланцы) и массивной (мрамор и кварциты). Сланцеватое строение характерно для видоизмененных пород, образовавшихся в условиях одностороннего давления. Сланцеватость понижает строительные свойства метаморфических пород, в частности морозостойкость и прочность в направлении, параллельном сланцеватости, но придает им способность относительно легко раскалываться по плоскостям сланцеватости на более или менее тонкие слои. Массивная зернистая текстура характерна для пород, образовавшихся при многостороннем давлении, когда исходная осадочная порода в результате перекристаллизации и уплотнения становится монолитной, состоящей из тесно сросшихся кристаллических зерен. Такие породы отличаются очень высокой плотностью по сравнению с осадочными породами, из которых они образовались.
В строительстве из метаморфических пород применяют гнейсы, глинистые сланцы, мраморы, кварциты.
Гнейсы по минеральному составу и свойствам сходны с породами гранитного типа, из которых они образовались. Из-за сланцеватого строения менее долговечны. В строительстве их чаще всего используют в виде бутовых плит для кладки фундаментов, устройства тротуаров, облицовки набережных, каналов.
Глинистые сланцы — типичные сланцевые метаморфические породы, образовавшиеся из глин; цвет черный или темно-серый. Глинистые сланцы не размокают в воде, стойки против выветривания, легко раскалываются на тонкие ровные плитки (3. 10 мм), применяемые как кровельный материал (природный шифер).
Мраморы образовались в результате видоизменения известняков (реже доломитов) и состоят из прочно сросшихся кристаллов кальцита, иногда с примесями зерен доломита, марганцевых, железистых и углеродистых соединений, придающих им различную окраску. При неравномерном распределении примесей мраморы имеют пеструю окраску с различными узорами, придающими камню декоративность. Мраморы отличаются высокой плотностью — до 2900 кг/м3, малым водопоглощением — до 0,7 %, большой прочностью при сжатии — до 300 МПа, но обладают небольшой твердостью — 3. Мрамор хорошо шлифуется и полируется, распиливается на тонкие плиты. Его широко применяют для внутренней облицовки стен, изготовления ступеней, подоконных досок и других изделий. Разновидности мрамора, непригодные для штучных изделий, или отходы при обработке мрамора в виде крошки используют в качестве заполнителя для отделочных растворов и бетонов. Для наружной облицовки зданий большинство мраморов применять не рекомендуется, так как под влиянием атмосферных агентов (воды, сернистого газа, изменений температуры и др.) поверхность мрамора теряет декоративный вид и подвергается заметной коррозии (становится тусклой, шероховатой и более пористой).
Кварциты образовались в результате видоизменения кремнистых песчаников. Они имеют плотную структуру и состоят из перекристаллизованных зерен кварца, сцементированных кварцевым цементом. Окраска — белая, красная, темно-вишневая. Кварциты обладают высокой плотностью — около 2700 кг/м3, небольшим водопоглощением— менее 0,2%, значительной прочностью при сжатии — до 400 МПа, большой твердостью — 7 и долговечностью. Кварциты применяют для наружной облицовки повышенной стойкости, подферменных камней в мостах, иногда в виде щебня и бута, а также как сырье для изготовления динасовых огнеупоров.
Структурно-текстурные особенности метаморфических горных пород
Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться. Так как исходным материалом метаморфических горных пород являются осадочные и магматические породы, их формы залегания должны совпадать с формами залегания этих пород.
Состав метаморфических пород. Химический состав метаморфических горных пород разнообразен и зависит в первую очередь от состава исходных. Однако состав может отличаться от состава исходных пород, так как в процессе метаморфизма происходят изменения под влиянием привносимых водными растворами веществ и метасоматических процессов.минеральный состав метаморфических пород также разнообразен, они могут состоять из одного минерала, например кварца (кварцит) или кальцита (мрамор), или из многих сложных силикатов. Главные породообразующие минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, слюдами, пироксенами и амфиболами. Наряду с ними присутствуют типично метаморфические минералы: гранаты, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, скаполит и некоторые другие.
Текстуры метаморфических пород. Текстура пород, как пространственная характеристика свойств породы, отражает способ заполнения пространства.1.Сланцевая- большое распространение в метаморфических породах получили листоватые, чешуйчатые и пластинчатые минералы, что связано с их приспособлением к кристаллизации в условиях высоких давлений. Это выражается в сланцеватости горных пород, которая характеризуется тем, что породы распадаются на тонкие плитки и пластинки.2. Полосчатая — чередование различных по минеральному составу полос (например, у циполина), образующихся при наследовании текстур осадочных пород.3. Пятнистая — наличие в породе пятен, отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию.4. Массивная — отсутствие ориентировки породообразующих минералов.5. Плойчатая — когда под влиянием давления порода собрана в мелкие складки.6. Миндалекаменная — представленная более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы.7. Катакластическая — отличающаяся раздроблением и деформацией минералов.
Структуры метаморфических пород. Согласно практике геологических исследований «структура» больше характеризует размерные (крупно-, средне- или мелкообломочные) параметры слагающих породу зёрен.Структуры метаморфических пород возникают в процессе перекристаллизации в твёрдом состоянии, или кристаллобластеза. Такие структуры называют кристаллобластовыми. По форме зёрен различают текстуры :гранобластовая (агрегат изометрических зёрен);лепидобластовая (агрегат листоватых или чешуйчатых кристаллов);нематобластовая (агрегат игольчатых или длиннопризматических кристаллов);фибробластовая (агрегат волокнистых кристаллов).
По относительным размерам:гомеобластовая (агрегат зёрен одинакового размера);гетеробластовая (агрегат зёрен разных размеров);порфиробластовая;пойкилобластовая (наличие мелких вростков минералов в основной ткани породы);ситовидная (обилие мелких вростков одного минерала в крупных кристаллах другого минерала).
27. Применение метаморфических горных пород.
Среди метаморфических пород для строителя представляют интерес мрамор, кварцит, глинистый сланец и гнейс.
Мраморы широко применяют для отделки зданий и общественных сооружений.
Цвет кварцитов белый, красный, темно-вишневый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров.
28. Метаморфические горные породы как грунты. Их свойства.
Метаморфические породы (грунты)
Метаморфические горные породы – образуются путем перекристаллизации в глубоких слоях Земли магматических. осадочных. а иногда и метаморфических пород. Эти изменения происходят под влиянием высокой температуры и давления и при взаимодействии породы с газами и растворами, выделяющимися из магмы. В результате происходят изменения первоначальной структуры и текстуры породы; минералогический и химический состав ее может изменяться, но может и сохраняться.
Структура метаморфических пород обычно бывает кристаллической, но она отличается от структуры магматических пород, так как образуется в результате перекристаллизации твердой породы, а не при застывании расплава.
Текстура метаморфических пород также имеет свои особенности. Для этих пород наиболее характерны следующие виды текстуры:
1. сланцеватая с параллельным расположением удлиненных (таблитчатых) минералов;
2. волокнистая с переплетающимися волокнистыми минералами;
3. слоистая, полосчатая, представляющая собой чередование слоев различного минерального состава;
4. массивная, очковая, в которых присутствуют зерна светлоокрашенных минералов.
В связи с этими структурно-гекстурными особенностями различают породы: 1) массивные (зернистые) – кварцит, мрамор и др.; 2) сланцеватые – гнейс и кристаллические сланцы различного минерального состава.
Метаморфические породы классифицируются по типу метаморфизма (кантактовый, региональный), по составу исходных пород, по характерным минеральным ассоциациям, ( согласно таблице 6).
Кантактово-метаморфические породы распространены значительно меньше, чем регионально-метаморфизованные, используются в качестве щебня, поделочного и облицовочного камня (мрамор, гнейс, сланцы).
29. Классификации осадочных горных пород. Генетические группы осадочных пород.
Классификация осадочных пород.Осадочные породы принято подразделять на три основные группы: 1) обломочные, 2) химического происхождения (хемогенные); 3) органогенные, возникшие в результате жизнедеятельности организмов. Это деление несколько условно, так как многие породы имеют смешанное происхождение, например, отдельные известняки содержат в своем составе материал органогенного, химического и обломочного характера.
Генетическая классификация основных компонентов осадочных пород
А. Природные, или естественные.
I. Внеземные, космические.
II. Земные, или теллурические.
2. Вулканические, или вулканогенные.
3. Реликтовые: а) терригенные, б) эдафогенные.
4. Новообразованные гипергенные: а) терригенные, б) гальмиролитические.
5. Биогенные: а) терригенные, б) мариногенные.
6. Седиментогенные химические.
8. Ката- и метагенетические (эпигенетические).
Б. Искусственные, или техногенные.
30. Структуры и текстуры осадочных пород.
Большинство геологов разных стран в понятии «строение» различают структуру и текстуру, хотя оба термина в переводе на русский обозначают одно – строение, поэтому им приданы разные значения.
В американской и вообще в англоязычной литературе понимают их противоположно тому, как это принято в большинстве других стран: текстуру они считают структурой, а структуру – текстурой, например, «косослоистая структура» или «грубозернистая текстура».
31. Классификация обломочных осадочных горных пород
Обломочными породами или клатолитами следует считать осадочные породы с обломочной структурой и кварц-силикатного состава (за исключением тонкодисперсных глинистых пород).
Не все породы с обломочной структурой (а они составляют 90 % осадочных пород) относятся к обломочным Исключаются породы, которые по минеральному составу можно отнести к фосфоритам, известнякам, глинам и т.д.
Классификации обломочных пород строятся по:
— размеру обломков (структурный признак, включая структуру цемента);
— сцементированности (физический признак);
— компонентности (степень смешанности).
32. Обломочные осадочные горные породы как грунты. Их свойства
Породы обломочного происхождения состоят из продуктов механического разрушения магматических и метаморфических пород, а также ранее образовавшихся осадочных пород (песчаников, известняков и др.).
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 песками, алевритами и, наконец, глинистыми илами на глубине, ниже уровня действия волн и течений. Однако встречаются галечники и пески на больших глубинах (результат действия различных донных течений и мутьевых потоков) и алеврито-пелитовые осадки в береговой зоне (ватты и марши).
Обломочные горные породы используют в качестве строительного материала (бутовый камень, балласт, щебень и т.п.), а пески, кроме того, — в стекольной и металлургической промышленности, глины — в огнеупорной и керамической промышленности, в буровых растворах и др. В речных и морских песках встречаются россыпи золота, платины, драгоценных камней, минералов титана, олова, вольфрама, редких и радиоактивных элементов.
33. Глинистые породы как грунты их свойства.
Глинистые грунты также являются продуктом естественного разрушения и преобразования первичных горных пород, составляющих скальные грунты, но с преобладающим размером частиц менее 0,005 мм.
Горные породы применяемые в строительстве.
Минеральный состав пород зависит от химического состава магмы. Различают магмы кислые (содержание Si02 > 65 %), средние (содержание Si02 = 50…65 %) и основные (содержание Si02
Если порода образовалась из основной магмы, в ней преобладают темноокрашенные железистомагнезиальные алюмосиликаты. Практически во всех изверженных кристаллических породах основная доля объема приходится на полевые шпаты. Ниже рассмотрены главнейшие представители изверженных пород. Глубинные породы характеризуются кристаллической структурой, отсутствием пор, высокой прочностью, твердостью и морозостойкостью. В полированном виде глубинные породы очень декоративны. К ним относятся: граниты, сиениты, габбро и диориты.
Цвет гранитов определяется цветом полевого шпата и бывает чаще всего серым, розовым и темно-красным. Граниты хорошо полируются, приобретая декоративный вид. Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов общественных зданий и монументальной скульптуры.
Плотные излившиеся породы менее декоративны и менее стойки к выветриванию, чем их глубинные аналоги. Применяют их главным образом как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей и т. п. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья и получения высококачественной минеральной ваты. Излившиеся пористые породы образовались непосредственно при извержении вулканов. Первичными продуктами извержения являются вулканические пеплы, пески и пемза; с течением времени они могли цементироваться, образуя туфы.
Осадочные породы
Наибольшее применение в строительстве получили достаточно водостойкие известковые и кремнистые песчаники. Известковые песчаники легче обрабатываются, кремнистые более прочные и стойкие.
В диатомите и трепеле до 75…95 % активного кремнезема, поэтому их применяют как гидравлическую добавку к вяжущим. Их также используют при производстве теплоизоляционных материалов. Хемогенные осадочные породы образовались главным образом при испарении вод, содержащих минеральные соли. Для строителей интерес представляют сульфаты и карбонаты кальция и магния: гипс, ангидрит, известковый туф, магнезит и доломит.
Метаморфические породы
Мраморы широко применяют для отделки зданий и общественных сооружений.
Цвет кварцитов белый, красный, темно-вишневый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров.