16. Природные каменные материалы. Горные породы. Классификация горных пород по происхождению: магматические, осадочные метаморфические. Характеристика отдельных представлений.

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.

Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.

Строение породы определяется ее структурой и текстурой.

Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие — из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи — из стекловидного вещества; четвертые — комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы.Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:

массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается;

слоистая: порода состоит из слоев разного состава;

сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении;

пористая: вся горная порода пронизана порами;

пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов.

• По происхождению горные породы подразделяются на:

1. Магматические (первичные)

2. Осадочные (вторичные)

3. Метаморфические (видоизменённые).

1) Изверженные (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся.

Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др.

Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы.

2) Осадочные (вторичные) горные породы образовались из первичных (изверженных) горных пород под воздействием температурных перепадов, солнечной радиации, действия воды, атмосферных газов и др. В связи с этим осадочные горные породы подразделяют на обломочные (рыхлые), химические и органогенные.

а) обломочные. Они состоят из обломков различных пород. Происхождение их связано с процессами выветривания, перемещения обломков текущими водами, ледником или ветром и накопления их (см. Аккумуляция). При этом обломки дробятся, измельчаются, окатываются. В зависимости от размеров обломочные породы бывают крупно-, средне- и мелкообломочные. К горным породам такой группы относятся щебень, галька, гравий, песок, глина. Многие из них используются как строительный материал;

б) химические. Горные породы, относящиеся к этой группе, образуются из водных растворов минеральных веществ. Это оседающие на дно водоемов калийная и поваренная соль. Из воды горячих источников выпадает кремнезем. Многие из горных пород этой группы используются в хозяйстве. Например, калийные соли — сырье для получения калийных удобрений;

в) органические, или органогенные (греч. organon — орган и genes — рождающий). К этой группе относятся осадочные породы, состоящие в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов.

3) Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались из изверженных и осадочных горных пород под влиянием высоких температур и давлений в процессе поднятия и опускания земной коры. К ним относят глинистый сланец, мрамор, кварцит.

Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в недрах Земли (греч. metamorphomai — преображаюсь, подвергаюсь превращению).

Вследствие воздействия высокого давления, температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного Базальты (42.5%) Граниты (21.6%) изменения ее химического состава. При этом существенно преобразуется одна горная порода в другую, более стойкую и твердую, без ее растворения или расплавления. Например, известняк превращается в кристаллическую породу — мрамор, песчаник — в кварцит, гранит — в гнейс, глина — в глинистые сланцы. Метаморфические горные породы так же, как и магматические и осадочные, используются в хозяйстве. Например, железистый кварцит используется в качестве железной руды (Курская магнитная аномалия), а глинистые сланцы — как кровельный материал.

• Характеристика отдельных представителей

• Сиенит (от Syene — Сиена, греческое название древнеегипетского города Сун, ныне Асуан) — магматическая интрузивная горная порода с меньшим, чем у гранита, содержанием кварца.

Кислотность. SiO2 52-65 % — средняя порода.

Минеральный состав. Калиевый полевой шпат, плагиоклаз, с примесью цветных минералов: роговой обманки, биотита, пироксена, изредка оливина. В отличие от гранита практически не содержит кварца (менее 5 %). В зависимости от содержания цветных минералов сиениты называют роговообманковыми, слюдяными, кварцевыми и др. В химическом отношении сиениты характеризуются содержанием кремнезёма от 55 до 65 %, а по содержанию щелочей разделяются на нормальные и щелочные. В нормальных сиенитах плагиоклазы представлены олигоклазом и андезином; в щелочных — присутствуют калиевые полевые шпаты, реже — альбит.

Цвет. Светлоокрашенные породы, сероватые и розоватые, в зависимости от цвета калиевого полевого шпата и содержания темноцветных минералов.

Структура. Полнокристаллическая, равномерно кристаллическая, иногда порфировидная, мелко- и среднезернистая.

Текстура. Массивная.

Отдельность. Пластовая или параллелепипедальная.

Генезис. Интрузивная (плутоническая) порода.

Месторождения. Украина (Волынская область), Урал, Казахстан, Кавказ, Средняя Азия, США, Канада, Германия, Норвегия и др. Сиенитами сложены знаменитые Красноярские столбы.

Практическое значение. Строительный материал.

Разновидности. При содержании кварца более 5 % порода называется кварцевым сиенитом. Сиениты, содержащие щелочные пироксены и амфиболы, выделяются как щелочные сиениты, а фельдшпатоиды — как фельдшпатоидные сиениты.

Диагностика. В отличие от гранита «не блестит», так как практически не содержит кварца.

• ИЗВЕСТНЯК, осадочные породы, сформированные на дне теплого моря из остатков живых существ, обитавших в воде. Не менее 50% известняка состоит из кальцита (СаСО3).

Существует много разных типов: известняк каменноугольного периода, МЕЛ, оолитовый и доломитизированный известняк.

Все они содержат окаменелости или фрагменты окаменелостей. Благодаря присутствию в них карбоната кальция, известняк растворим и водопроницаем. Способствует быстрому высыханию местности. Мел - чистый известняк, образует округлые взгорья и отвесные скалы. Известняк каменноугольного периода - тверд и образует возвышенности; оолитовые холмы - обычно более покатые. Известняк каменноугольного периода, как мел и оолитовый известняк, образует сухие низменности, а также сталактитовые и СТАЛАГМИТОВЫЕ ПЕЩЕРЫ. Известняк используется для изготовления цемента, извести и как строительный материал.

• Мрамор (греч.Μάρμαρο — «сияющий камень») — метаморфическаягорная порода, состоящая только из кальцита CaCO3. При перекристаллизации доломита CaMg(CO3)2 образуются доломитовые мраморы.

Химический состав и физические свойства

Твёрдость — 2,5—5 по шкале Мооса, плотность — 2,3—2,6 г/см³.

Мрамор состоит из доломита (карбоната кальция и магния) или кальцита (карбоната кальция), или из обоих минералов. В мраморе почти всегда содержатся примеси других минералов, а также органические соединения. Примеси различно влияют на качество мрамора, снижая или повышая его декоративность.

Окраска мрамора также зависит от примесей. Большинство цветных мраморов имеет пёструю или полосчатую (циполин) окраску.

Оксид железа окрашивает его в красный цвет, высокодисперсный сульфид железа — в сине-чёрный, железосодержащие силикаты (особенно хлорит и эпидот) — в зелёный, лимонит (гидроксиды железа) и карбонаты железа и марганца — в жёлтые и бурые тона. Серые, голубоватые и чёрные цвета могут быть обусловлены также примесями битумов или графита.

Рисунок определяется не только строением мрамора, но и направлением, по которому производится распиливание камня. Цвет и рисунок мрамора проявляются после его полировки.