Закономірності та особливості будови, Властивості масиву гірських порід як фізичного середовища

3.1 Загальна систематика гірських порід

Залежно від геологічних процесів, в результаті яких утворилися гірські породи, їх розділяють на три генетичні групи:

• магматичні або вивержені;

• осадові;

• метаморфічні.

Магматичні гірські породи утворились внаслідок застигання розплавленої речовини (магми) як під товщею уже сформованих порід (інтрузивні породи), так і на її поверхні або на дні водойм (ефузивні породи). Магматичні породи є первинними і не зазнали суттєвих змін з моменту їх утворення. Характерними представниками магматичних порід є базальти, граніти, габбро, діорити тощо.

Осадові гірські породи утворились у верхній частині земної кори в результаті руйнування і повторного відкладення раніше утворених порід, осідання продуктів життєдіяльності чи випадання різних речовин із розчинів. Осадові гірські породи можуть складатися одночасно з трьох складових частин: уламків мінералів і гірських порід як продуктів руйнування; залишків живих організмів і органічних речовин; мінералів, що утворились хімічним способом на різних стадіях формування породи.

За М.С. Шведовим осадові гірські породи поділяють на уламкові, хемогенні, органогенні, глинисті та змішаного походження. Представниками осадових порід є пісковики, гіпси, вапняки, глини, алевроліти, аргіліти, ангідрити та ін.

Метаморфічні гірські породи утворились в надрах земної кори в результаті хімічних перетворень при високих температурах і тисках. Їх поділяють на ортопороди (утворені із магматичних порід) і парапороди (сформовані з осадових порід). Найпоширенішими метаморфічними породами є кварцити, мармури, сланці, гнейси, філіти.

Гірські породи в механіці гірських порід складають інтерес насамперед з точки зору їх міцності і здатності деформуватися під дією зовнішніх сил, а також механічного впливу їх мас на суміжні товщі порід в умовах природного залягання. Тому гірські породи класифікують не тільки за генезисом, а й за характером зв’язків між твердими частинами, з яких складаються породи. За цією ознакою слід виділити IV класи порід.

І. Тверді. Породи, в яких мінеральні частини зв’язані між собою жорсткими зв’язками, що забезпечують збереження форми. До них відносять магматичні, осадові та метаморфічні породи.

В цьому класі зазвичай виділяють дві групи порід: скельні і напівскельні гірські породи.

До скельних відносять міцні породи зі структурними кристалізаційними або пружними аморфними зв’язками. У таких породах при насиченні їх водою сили зчеплення практично не змінюються. Прикладом скельних порід є граніти, базальти, діабази, гнейси, міцні пісковики та вапняки.

До напівскельних порід відносять зцементовані породи, в яких наряду з жорсткими суттєво проявляються і пластичні зв’язки. При насиченні таких порід водою, сили зчеплення, як правило, суттєво зменшуються або й зовсім зникають. Прикладами напівскельних гірських порід є слабо зцементовані пісковики, слабі вапняки, доломіти, мергелі, піщані і глинисті сланці, аргіліти і алевроліти.

ІІ. Пластичні або зв’язні . В породах цього класу тверді мінеральні частини зв’язані водно-колоїдними зв’язками, переважно через тонкі плівки води, що огортають частини. Залежно від насиченості цих порід водою змінюється їх пластичність. Прикладами пластичних порід є глини і слабкі глинисті сланці, суглинки, боксити.

ІІІ. Окремозернисті , сипучі або розпушені. В цих породах зв’язків між мінеральними частинами немає, або вони мізерні, тобто вони є простими механічними сумішами частин кількох або одного мінералу чи уламків твердих порід. Прикладами сипучих порід є піски, гравійно-галькові відклади, штучні відвали порід. В цьому класі виділяють піщані і крупно уламкові породи.

ІV. Текучі. В породах цього класу мінеральні частини розділені водою, тобто здатні переміщатися разом з водою, що їх насичує. Прикладами таких порід є насичені водою пісковики ( пливуни), насичені водою глини або суглинки.

Найбільший об’єм всіх гірських порід припадає на тверді породи. Родовища корисних копалин приурочені, в основному, до товщ осадових порід. Тому вивчення властивостей твердих осадових порід і є предметом механіки гірських порід. Надалі означенням “ гірські породи” будемо називати осадові гірські породи.