3. Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образовались в результате изменения магматических и осадочных горных пород под воздействием высокой температуры, давления химически активных веществ. В результате метаморфизма изверженные породы в большей или меньшей степени могут изменять текстуру, минералогический, а иногда и химический составы, что, как правило, ухудшает их физико-механические свойства. В процесс метаморфизма обычно происходит перекристаллизация породы с образованием сланцеватой структуры, при этом порода приобретает резкую анизотропию механических свойств: прочность параллельно сланцеватости резко падает.

В результате метаморфизма осадочных горных пород не происходит появления в них заметной сланцеватости, при этом образуются породы массивной текстуры и равномерно зернистой структуры (например, мрамор), в результате чего происходит улучшение механических свойств пород. К наиболее распространенным метаморфическим породам относят мраморы, кварциты, гнейсы и кристаллические сланцы.

Мраморы представляют собой зернисто-кристаллические горные породы, образовавшиеся в результате перекристаллизации известняков и доломитов под воздействием высоких температур и давлений. Чистый мрамор имеет белый цвет, но в зависимости от примесей цвет его может быть розовым, красным, серым и даже черным. При неравномерном распределении примесей мраморы имеют пеструю окраску с различными узорами, придающими камню декоративность.

Мрамор характеризуется высокой плотностью и прочностью; плотность его достигает 2800 кг/м³, водопоглощение не превышает 0.7 %, а предел прочности при сжатии колеблется от 100 до 300 МПа. Мрамор в связи с его невысокой твердостью (3 ... 4) сравнительно легко распиливать на тонкие плиты, шлифовать и полировать. Применяют его для внутренней облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконных досок и других изделий, которые, как правило, используют в общественных зданиях и сооружениях. Из отходов обработки мрамора - мраморной крошки изготовляют мозаичные бетонные изделия. Для наружной облицовки зданий мрамор не рекомендуется, так как под действием содержащихся в воздухе газов и влаги он быстро теряет свои декоративные качества.

Богатейшие залежи мрамора имеются на Урале, в Крыму, на Украине, Кольском полуострове, Кавказе и в других районах.

Кварциты являются метаморфической разновидностью кремнистых песчаников. Цвет их белый, красный и темно-вишневый. Кварциты характеризуются большой плотностью, хрупкостью и твердостью, а также высокой стойкостью к выветриванию. Плотность 2500 . . . 2700 кг/м³, предел прочности при сжатии достигает 400 МПа. Кварциты применяют в ответственных частях зданий и сооружений, например для подферменных конструкций мостов, для наружной облицовки в виде камня и плит (если требуется повышенная стойкость), как бутовый камень и щебень для бетона, а также в качестве сырья для производства огнеупорных (динассовых) изделий. Большие залежи кварцита имеются в Карелии.

Гнейсы по минералогическому составу сходны с гранитами, из которых они образовались, но отличаются от них сланцеватым строением. Окраска гнейсов светлая или пестрая. Физико-механические свойства их близки к свойствам гранитов. Плотность их составляет 2500 . . . 2800 кг/м³, а наибольший предел прочности при сжатии (перпендикулярно сланцеватости) изменяется от 150 до 200 МПа, однако уменьшается в параллельном направлении примерно в 1,5 ... 2 раза. Способность гнейсов отделяться по плоскости сланцеватости облегчает их добычу и переработку, однако при разделении глыб гнейса в связи с этой особенностью получают куски плитообразной формы, а при дроблении на щебень образуется заметное количество плоских и вытянутых щебенок — "лещадки", что снижает качество щебня. Чем ближе гнейсы по текстуре стоят к гранитам, тем выше их качество.

Гнейсы используют в виде облицовочных плит, для кладки фундаментов, в виде бутового камня. Они являются самыми распространенными метаморфическими породами. Их месторождения известны на Кольском п-ве, Украине, Кавказе, в Восточной Сибири, Средней Азии и др.

Сланцы — плотные и твердые породы сланцеватого строения, образовавшиеся главным образом из глин, сильно уплотнившихся и частично перекристаллизовавшихся под большим односторонним давлением. В зависимости от состава различают сланцы глинистые, песчано-глинистые, хлоритовые, тальковые, слюдяные и т. д. Цвет сланцев темно-серый, черный, красно-коричневый и т.п. Средняя плотность 2600 . . . 2900 кг/м³, предел прочности при сжатии 50 . . . 200 МПа и пористость 0,4 ... 3 %.

Большинство сланцев характеризуется высокой долговечностью. Они сравнительно легко обрабатываются (режутся, расслаиваются на тонкие пластины). Применяют сланцы для изготовления плит для наружной и внутренней облицовки.

Значительный интерес представляют шунгитовые сланцы, которые обладают ценным свойством — при обжиге вспучиваться с образованием легкого пористого заполнителя бетона шунгизитового гравия. Шунгитовые сланцы применяют в качестве сырья для получения шунгизитового гравия, красок, добавок при изготовлении силикатного кирпича, штучных плит для полос, а также как декоративный и отделочный материалы. Другие разновидности кристаллических сланцев встречаются во многих районах Кавказа, Сибири, Урала.