Архит._материал._-_Шеина_Ч1

изменение цвета или появление оттенков из-за различных примесей. Например, обычно бесцветный кварц может стать молочным и дымчатым (раухтопаз). Фио- летово-лиловым (аметист) и желтым (топаз). Синеватым (сапфир) и красноватым с мутно-жирным блеском (сердолик). Кварц может стать полосатым (агат) и даже чëрным (морион).

По прозрачности (способность пропускать свет) различают минералы про-

– кварц (горный хрусталь), полупрозрачные – гипс и непрозразные – гра-

Кварц (от немецкого кверклюфтерц – руда секущих жил) по химическому составу представлен диоксидом кремния SiO2 (рисунок 86). Это наиболее распространенный минерал земной коры, находящийся в природе в виде самостоятельной горной породы (кварцевых песка и стекла, горного хрусталя) или входящий в состав полиминеральных горных пород (гранит, диорит). Плотность кварца 2650 кг/м³, блеск стеклянный, твердость 7, излом раковистый, спайность весьма несо-

песка и извести, называемые силикатными.

Встречается в разных видах, в частности халцедон (рисунок 87).

Полевые шпаты по химическому составу представляют собой алюмосиликаты – соединения кремнезема с оксидом алюминия и оксидами щелочных металлов К2О, Na2О, СаО. Полевые шпаты имеют плоскости спайности, легко раскалываются по этим плоскостям и отличаются различной окраской. Твердость их равна

112

6…6,5, плотность 2500…2700 кг/м3. По характеру проявления спайности полевые шпаты делят на ортоклазы и плагиоклазы (рисунок 88).

Ортоклазы – К2ОАl2О6SiO2 – прямо раскалывающиеся минералы; плагиоклазы – косо раскалывающиеся. К последним относятся альбит, или натриевый полевой шпат Nа2ОА12O36SiO2 анортит или кальциевый полевой шпат СаОА12O32SiO2 (рисунок 89). Полевые шпаты имеют предел прочности на сжатие 120...170 МПа, плотность – от 2500 (ортоклаз) до 2760 кг/м³ (анортит).

Они легко выветриваются, т. е. разрушаются под действием атмосферных агентов влаги, углекислого газа. Продуктами выветривания являются алюмосиликаты, в частности, каолинит А12O32SiO2Н2О, входящий в состав глин, а иногда и кальцит СаСО3.

Слюды – водяные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Их делят на два вида: биотит и мусковит. В биотите содержатся примеси в виде оксида магния и железа, вследствие чего биотит непрозрачен и имеет темный, а иногда и черный цвет; мусковит прозрачен, так как не имеет этих примесей.

Пирит (от греческого пир – огонь, назван так из-за самовозгорания минерала). FeS2 – минерал латунно-желтого цвета с металлическим блеском. Твердость по шкале Мооса 6, спайность несовершенная, истинная плотность 4900…5200 кг/м3 (рисунок 90).

Железисто-магнезиальные минералы (за исключением оливина) обладают высокой ударной вязкостью и стойкостью против выветривания. Продуктом выветривания оливина (назван по оливковому цвету) является серпантин, одна из разновидностей которого хризолит-асбест имеет волокнистое строение и состоит из тончайших, очень прочных волокон. Оливин входит в состав диабазов, базальтов, из него почти целиком состо-

ят дуниты и периодиты. Рисунок 90 – Пирит Важнейшими породообразующими минералами осадочных горных пород яв-

ляются кальцит, магнезит, доломит, гипс и ангидрит.

Кальцит СаСО3 (от латинского кальцис – известь, известковый шпат) является одним из наиболее распространенных минералов земной коры.

114

Встречается в виде кристаллов различной формы. Бесцветный или молочно белый минерал с различными оттенками (рисунок 91). Блеск у него стеклянный, спайность совершенная (по трем плоскостям).

Кальцит образует крупно-, средне- и мелкозернистые породы; плотность его 2700 кг/м³, твердость 3. Входит в состав известняков, мраморов, травентинов.

Магнезит MgCO3 в отличие от кальцита встречается в природе значительно реже, он имеет несколько большую твердость – 3,5…4 и плотность

– 3000 кг/м3. Слагает горную породу того же названия.

Доломит MgCO3СаСО3 (по фамилии французского химика Доломье) – карбонат с различными оттенками, по свойствам он занимает промежуточное положение между Рисунок 91 – Кальцит

кальцитом и магнезитом (рисунок 92). Доломит по физическим свойствам аналогичен магнезиту. Блеск у него стеклянный, твердость по шкале Мооса 3,5…4, спайность совершенная, истинная плотность 2800…2900 кг/м3. Встречается в виде плотных мраморовидных масс. Образует одноименную горную породу, входит в состав мрамора, известняков и песчаников.

Рисунок 92 – Доломит

Гипс CaSO42Н2О (от греческого гипсос – штукатурный пластырь) – представляет собой минерал пластинчатого, волокнистого или зернистого строения, плотность 2300, кг/м³, мягкий – твердость 2, спайность совершенная. Может быть бесцветным, а также белым, серым, розовым и жëлто-коричневым в зависимости от

примесей (рисунок 93). Образует горную породу гипсовый камень.

Гипс имеет белый цвет, иногда окрашен примесями в различные цвета: серый, красноватый, желтоватый и черный. Гипс обладает сравнительно легкой растворимостью в воде (примерно в 75 раз большей, чем кальцит).

Вгруппе железомагнезиальных силикатов

наибольшее распространение получили: Рисунок 93 – Гипс Лимонит, или бурый железняк (2Fe2O3nH2O), чаще встречается в виде примесей

в осадочных породах, придавая им бурую или красно-бурую окраску. Эти примеси снижают атмосферостойкость пород.

Оливин – минерал зеленого цвета, отличающийся малой стойкостью: под воздействием различных реагентов (Н2О, О, СО2 и др.) он изменяется и в результате

115

присоединения воды увеличивается в объеме, переходя в змеевик или серпетин (змеевик, имеющий волокнистое строение и состоящий из тончайших, очень прочных волокон). Разновидность серпетина – хризотиласбест (горный лен) широко используется в асбестоцементной промышленности и в производстве теплоизоляционных материалов. В древней Греции, Китае, Индии, Иудее из асбеста ткали ткани. Петру І Акинфий подарил скатерть и специально испачкал ее в жирной пище. Петр І расстроился, но Акинфий бросил ее в огонь и вновь расстелил чистую скатерть на столе.

9.3 Генетическая классификация горных пород

По происхождению – условиям образования горные породы классифицируются на три группы. Это изверженные (первичные), осадочные (вторичные) и метаморфические (видоизмененные) горные породы.

В своей основе все группы горных пород образовались из магмы (от греческого магма – густая грязь) – сложного силикатного расплава, насыщенного газами и парами воды, который возникает в земной коре в условиях высокой температуры (рисунок 94).

Рисунок 94 – Строение вулкана

Изверженные магматические горные породы образовались из расплавленной магмы, поднявшейся из глубин земли и отвердевшей при остывании. Разные условия охлаждения магмы привели к образованию изверженных пород с различным строением и свойствами. В химическом составе изверженных пород 75 % – SiO2, 25 % – Al2O3, 29 % – MgO, остальное: Fe, Na, K. В минеральном составе преобладают кварц, силикаты (полевые шпаты, слюды и пироксены).

В зависимости от условий остывания магмы среди изверженных пород различают глубинные, или интрузивные (от латинского интрузио – внедрение) и излившиеся, или эффузивные (от латинского эффузио – излияние).

116

Глубинные породы, образование которых происходило под значительным давлением верхних слоев, остывали медленно и сравнительно равномерно. В этих условиях все составные части магмы успели выкристаллизоваться, а сами кристаллы достигли значительных размеров, благодаря чему из нее образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой (граниты, диориты, сиениты, габбро), залегающие, как правило, крупными массивами.

Гранит – полнокристаллическая магматическая порода, состоящая из более или менее равных количеств калиевого полевого шпата (микроклина и ортоклаза), кислого плагиоклаза (альбита, олигоклаза) и кварца, а также некоторого количества одного или нескольких цветных минералов (биотита, мусковита, амфибола, реже пироксена). Гранит идеально пригоден как для наружной облицовки, так и для внутренней отделки помещений. Благодаря высокой прочности (Rсж = 15…28 МПа), износостойкости и эстетическим свойствам, гранит применяется для изготовления лестниц, памятников, колонн, скульптур, настилочных, облицовочных бортовых и тротуарных плит (рисунок 95). Из темно-розового гранита – рапакиви выполнены 112 цельных колонн Исаакиевского собора (1818-1858 гг.), из монолитного гранита выполнена Александровская колонна (1830 г., архитектор А. Монферран).

Рисунок 95 – Культурно-развлекательный центр «Звезда».

Облицовка гранитом фасада, портала, входного крыльца. Изготовление барных стоек, облицовка внутренних интерьеров ночного клуба. Материал: "Габбро", "Зимбабве Блэк", "Эмеральд Перл", "Ред Африка", "Галакси Вайт".

Диорит (от греческого диорицо – различаю) – глубинная магматическая порода, состоящая из плагиоклаза 75 % (андезина, реже олигоклаз-андезина) и одного или нескольких цветных минералов (чаще всего роговой обманки, биотита или пироксена), иногда присутствует кварц. Отличается высокой вязкостью, хорошей сопротивляемостью удару и истиранию (Rсж = 18…342 МПа), а также стойкостью против выветривания. Плохо полируются, приобретая лишь лëгкий глянец. Ос-

117

новные цвета – темно-серый, темно-зеленый, черно-зеленый и черный. Из диорита выполнен пьедестал памятника В.В. Куйбышева в Самаре.

Сиенит (от названия горы Сиено в Египте) – бескварцевая полнокристаллическая порода, состоящая преимущественно из щелочных полевых шпатов и одного или нескольких цветных минералов, особенно группы амфиболов. Темнее гранитов за счет большого содержания роговой обманки (рисунок 96).

Рисунок 96 – Сиенит

Основные цвета – темно-серый, зеленый, красный и темно-розовый. Он мягче гранитов (Rсж = 13…22 МПа), менее стоек против выветривования, лучше полируется, более вязок. Гранитом и сиенитом облицована станция метро «Щелковская» в Москве.

Лабродарит (найден в XVIII в. в Канаде на полу-

острове Лабрадор) – разновидность полевого шпата с отблеском на плоскостях спайности – яркий перелив цветов (иризация по имени богини Ириды): синий, голубой, зеленый и золотистый. Состоит из плагиоклаза, пироксена, авгита, реже роговой обманки, анортита, оливина и биотита (Rсж = 10…18 МПа). Основные цвета

– темно-серый, темно-зеленый, черный, оливково-зеленый и коричнево-зеленый. Хорошо обрабатывается алмазным и другим абразивным режущим и шлифующим инструментом, сложнее – скалывающим. В X в. его использовали в мозаике Десятинной церкви в Киеве. Из лабродорита выполнена могила Неивестного солдата у Кремлевской стены.

Хибинит состоит из серо-зеленого нефелина, сиенита и вкрапления малинового минерала Эвдиалита («саасиская кровь»).

Габбро – ясно кристаллическая интрузивная порода с более или менее изометричными формами минералов, состоящая в основном из плагиоклаза (лабрадор, битовнит) и моноклинного пироксена (Rсж = 20…28 МПа). Ближайший родственник лабрадорита. Очень привлекателен резкий контраст между полированным габбро черного цвета и светло-серым в фактуре скалывания. Чаще всего встречается черного, оливково-зеленого и коричневато-зеленого цветов. Стоек против выветривания, хорошо полируется. Цельная плита над входом в Мавзолей выполнена из черного габбро.

Излившиеся породы образовались на поверхности земли при отсутствии давления и при быстром охлаждении магмы. Некоторая часть магмы, излитая на поверхность, уже содержала кристаллы отдельных минералов. Поэтому в большинстве случаев излившиеся породы состоят из отдельных хорошо сформированных кристаллов, вкрапленных в основную скрытокристаллическую или амфорную массу. К ним относятся порфиры, диабазы, базальты и андезиты.

118

Порфир (аналог гранита) – общее название пород с выделением более или менее крупных кристаллов щелочного полевого шпата, кислого плагиоклаза, кварца, биотита, иногда роговой обманки, расположенными на мелкозернистой полустекловатой или стекловатой основной массе порфировой породы (Rсж = 13…18 МПа). Основные цвета – серый, серо-зеленый, черный и красно-бурый. Хуже сопротивляется истиранию, чем глубинные породы.

Диабаз (аналог габбро) – темно-серая и черная с синеватым оттенком полнокристаллическая магматическая порода, состоящая в основном из плагиоклаза (чаще всего лабрадора) и авгита, а также содержащая весьма часто амфиболы, хлориты, оливины и роговую обманку. Отличается высокой прочность (Rсж = 20…40 МПа), большой ударной вязкостью и сравнительно малой истираемостью.

Базальт (от эфиопского базал – железосодержащий камень, аналог габбро) – черная или темно-серая обычно неполнокристаллическая магматическая порода, состоящая главным образом из основного плагиоклаза лабрадора, битовнита, анортита, авгита, часто оливинита, а также магнетита или ильменита (рисунок 97). Отличается высокой прочностью (Rсж = 10…30 МПа) и твердостью, но хрупкий. Базальты малодекоративны, плохо полируются, но зато прекрасно обрабатываются режущим инструментом, вследствие чего используются для изготовления деталей со сложным резным

орнаментом. Рисунок 97 – Базальт

Андезит (от названия горной цепи Анды в Америке) – вулканическая излившаяся порода неравномернозернистой структуры, состоящая в значительной степени из плагиоклаза и одного или нескольких темноцветных минералов (амфибола, биотита, авгита, ромбического пироксена, иногда оливина).

Обломочные породы образовались при быстром остывании насыщенной газами магмы, выбрасываемой в процессе вулканической деятельности. Эти породы имеют пористое амфорное (стекловидное) строение.

К ним относятся пемза и вулканический пепел. Часть обломочных пород (вулканический пепел) подверглась цементированию, образуя вулканические туфы (от латин. тофус – древнее название пород вулканического происхождения) и трассы. Последние более плотные, с прочностью в пределах 5…8 МПа. Цвет вулканического туфа – розовый, фиолетовый, коричневый и другие, отличается высокой долговечностью (рисунок 98). Бугристыми блоками бурого туфа облицовано здание МХАТа на Тверском бульваре, а лилово-рововым туфом – Эчмиадзин (Кафедральный собор, IV в.). В старину туф использовался в качестве фильтра питьевой воды.

Рисунок 98 – Колизей

119

Осадочные (вторичные) горные породы образовались в процессе разрушения и выветривания магматических пород, химической или биологической переработки природного минерального сырья; они залегают слоями, пластами. К этой группе относятся следующие породы.

Механические отложения – рыхлые (песок, глина, щебень и гравий), образовавшиеся в результате коррозии, и сцементированные (песчаник, брекчия и конгломерат), образовавшиеся при цементации природными цементами рыхлых отложений (рисунок 99).

а

Рисунок 99 – Галька (а); песок (б); Стоунхендж – песчаник (в)

Органогенные отложения – продукты отмерших животных организмов (зоогенные: мел и известняк-ракушечник) и растений (фитогенные: трепел, опока и диатомит).

Химические осадки – природный гипс, доломит, магнезит, некоторые виды известняков (рисунок 100).

Рисунок 100 – Пирамида Хеопса, блоки из известняка (а); здание библиотеки, г. Самара, облицованное плитами из известняка (б)

Гипс – серая, желтая, розовая и коричневая зернисто-кристаллическая горная порода осадочного происхождения. Легко обрабатывается (Rсж = 0,5…8 МПа), хотя некоторые разновидности можно резать только всухую, хорошо полируется, но не стоек во влажных условиях (рисунок 101).

Рисунок 101 – Церковь Сакре-Кер (Франция). Облицовка гипсовыми плитами

120

Травертины (от названия горы Травертино в Италии) – порода химического происхождения. Он пригоден как для внутренней облицовки, так и для внешней отделке. Травертин хорош для напольного покрытия, для сооружения лестниц и для облицовки стен (рисунок 102). Основная фактура – полированная.

Рисунок 102 – Плитки из травертина

Плотные известняки – органогенные образования, которые состоят из кальцита и доломита. Цветовая палитра

– от белого, светло-серого, желтоватого до бурого цветов, структура – от мелкозернистой до крупнокристаллической (Rсж = 1,5…10 МПа). Легко обрабатываются режущими инструментами.

Встречаются морозостойкие разновидности, обладающие высокой долговечностью. Из подмосковного известняка в XIII-XIV вв. были построены стены соборов Суздаля, Боголюбова и Владимира, Золотые ворота, 1164 г. и Дмитриевский собор,

1194-1197гг., а позднее – здания Москвы (рисунок 103).

Рисунок 103 – Резной наличник из доломита

Здание библиотеки им. Ленина в Москве облицовано светло-розовым подмосковным (тарусским) известняком.

Мраморовидные известняки Крыма применяли при

строительстве Херсонеса, Ольвии и Пантикапеи (Керчи)

за 500…400 лет до н.э. Известно, что в некоторых храмах Константинополя полы и стены выстланы крымскими мраморовидными известняками. Постепенно крымские камни были вытеснены мраморами Греции и Мраморного моря, которые через Византию стали завозить в Крым и на Украину.

Известняк-ракушечник состоит из сцементированных раковин моллюсков – корненожки, розового, белого, золотисто-желтого и терракотового цветов. Имеет крупнокристаллическую структуру (Rсж = 0,6…4 МПа), отличается хорошей звукопоглощающей способностью (пористость до 30 %), но слабой воздухо- и морозостойкостью. Легко обрабатывается режущими инструментами, а некоторые виды хорошо шлифуются.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались из маг-

матических или осадочных горных пород под действием высоких температур, давления и других факторов. В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плавления. Получающиеся при этом породы обычно более плотные, чем исходные осадочные. В общем объеме земной коры они составляют 4 %. К ним относятся гнейсы, мраморы, кварциты.

Гнейс (от старославян. гнус – гнилой) – сильно уплотнившийся и частично перекристаллизовавшийся под большим давлением гранит. Составляющие мине-

121