2. Природные каменные материалы и изделия из них

2.1. Породообразующие минералы и классификация горных пород

Главным источником для получения строительных материалов являются горные породы, их используют как сырье для изготов­ления керамики, стекла, металла, тепло- гидроизоляционных и других материалов, а также для производства неорганических вяжущих веществ – цементов, извести, гипса и др.

Горная порода - это природный минеральный агрегат более или менее определенного состава и строения, являющийся про­дуктом геологических процессов и образующий в земной коре самостоятельные тела.

В зависимости от условий формирования горные породы делят на три генетические группы: магматиче­ские породы (или изверженные), образовавшиеся в процессе кри­сталлизации сложного природного силикатного расплава - маг­мы; осадочные, возникшие в поверхностных слоях земной коры в условиях низкой температуры и атмосферного давления из продук­тов разрушения других пород, в результате химических процессов и накопления продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов на суше и в воде; метаморфические, являю­щиеся продуктом перекристаллизации осадочных и магматических пород под влиянием высоких давлений и температур.

Важнейшие горные породы, применяющиеся в строительстве и про-мышленности строительных материалов, приведены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Генетическая классификация важнейших горных пород

магматические (изверженные) породы	Массивные	Глубинные	Граниты, диориты, сиениты, габбро
		Излившиеся	Порфиры, диабазы, трахиты, базальты
	Обломочные	Рыхлые	Вулканические пеплы, пемзы
		Цементиро-е минералы весьма раз­личны по 0о размера фракции, взятой для испытания ()онов. дят производственный расчёт состава бетона ()00ванные	Вулканические туфы
Осадочные породы	Химические осадки		Гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы
	Органогенные отложения		Известняки, мел, ракушечник, диатомит, трепел
	Механические отложения (обломочные породы)	Рыхлые	Глины, пески, гравий
		Цементированные	Песчаники, конгломераты, брекчии
Метаморфические (видоизменённые) породы	Продукты видоизменения магматических пород		Гнейсы
	То же, осадочных пород		Мраморы, кварциты, глинистые сланцы

Свойства горных пород обусловливаются химическим составом и свойствами породообразующих минералов. Минералы - это природные физически и химически однород­ные тела, возникающие в земной коре в результате физико-химических процессов. Минералы обладают определёнными свойствами.

Основные свойства минералов представлены ниже.

Спайность – способность кристаллических минералов рас­калываться при ударе по определенным ровным плоскостям, назы­ваемым плоскостями спайности.

Цвет минералов бывает самым разнообразным, он не является постоянным даже для одних и тех же минералов.

Блеск – большинство минералов имеет способность отражать свет, что обусловливает их блеск. Он бывает металлический, полу­металлический (металловидный) и неметаллический.

Твердость характеризуется по шкале твердости.

Несмотря на то, что породообразующие минералы весьма раз­личны по химическому составу, они в основном содержат следующие соединения:

кремнезем, силикаты, алюмосиликаты, железисто-магнезиальные силикаты, карбонаты и сульфаты.

Изверженные горные породы состоят главным образом из следующих поро­дообразующих минералов: кварца, полевых шпатов, слюды и железисто-магнезиальных минералов.

Остывание магмы происходило в различных условиях и средах, в результате чего образовались и разные горные породы - глубинные, излившиеся и обломочные.

Глубинные и излившиеся породы встречаются в природе в ви­де больших массивов, т. е. имеют массивное сложение (текстуру). В зависимости от содержания кремнезема глубинные и излившиеся породы делят на кислые (больше 65% Si0₂), средние (65—55% SiO₂) и основные (меньше 55% SiO₂).

Глубинные (интрузивные) породы. В некоторых случаях магма остывала и оставалась на большой глубине земной коры. При мед­ленном остывании магмы под большим давлением создавались условия для полной кристаллизации расплава с образованием крупных зерен минералов. При этом отдельные зерна, различимые простым глазом, прочно срастались друг с другом без какого-либо цементирующего вещества. Такая зернистая (гранитная) структу­ра является характерной для глубинных пород.

Важнейшими пред­ставителями глубинных пород являются гранит, сиенит, диорит и габбро.

Излившиеся (эффузивные) горные породы образовались при быстром остывании магмы, вышедшей на поверхность земли в виде лавы или близко к поверхности. Охлаждение магмы в таких условиях способствовало быстрому прекращению роста кристаллических зерен и возникновению новых генетических структур излившихся пород: скрытокристаллической, стекловатой (аморфной) или порфировой. Порфировая структура характеризуется наличием в массе мелких зерен породы крупных «вкрапленников» — порфиров, которые появились в магме еще в период ее медленного охлаждения в недрах земной коры. Отличие излившихся пород от глубинных состоит в их структуре, обусловленной быстрым остыванием магмы. Если глубинные породы залегают в земной коре (в недрах земли) в виде отдельных гнезд, то излившиеся имеют часто пластообразную фор­му покровов большой мощности или располагаются в виде конусов, жил и т. п.

Важнейшими пред­ставителями излившихся пород являются: порфиры, трахиты, андезиты, диабазы и базальты.

Обломочные породы. Иногда громадное давление поднимало магму к поверхности земной коры и выбрасывало ее при изверже­нии вулканов в атмосферу, откуда она в виде кусков разной ве­личины падала на поверхность земли. Быстрое охлаждение магмы на воздухе способствовало образованию обломочных пород стек­ловатой пористой структуры. Вначале продукты вулканических извержений откладывались в виде отдельных обломков, образуя рыхлые породы - пемзу, вул­канические пески и пеплы, а затем некоторая часть обломков под влиянием геологических процессов слеживалась или цементирова­лась, образуя цементированные породы.

Важнейшими пред­ставителями обломочных пород являются пемза и вулканические туфы.

Осадочные горные породы образовались в результате длительных гео­логических процессов - при выветривании первичных изверженных пород или путем постепенного накопления веществ, выделенных из растворов, суспензий и механических взвесей, а также в результате накопления продуктов отмирания животных и растительных орга­низмов. Под влиянием воды, ветра и перемены температур изверженные массивные породы, находящиеся на поверхности земли, растрески­вались, разделялись на глыбы, куски и более мелкие частицы. Продукты разрушения размывались и переносились водными потоками, ветром, ледниками на большие расстояния, где затем осаждались в виде пластов.

В процессе физических (механических) процессов обра­зуются такие рыхлые породы, как глина, песок, гравий, щебень или цементированные — песчаник, конгломерат, брекчия.

В результате химических процессов образуются: гипс, ангидрит, магнезит, доломит.

Наряду с этим, источником образования осадочных пород явля­ются отложения отмирающего растительного мира и мелких жи­вотных организмов морей. Скелеты мелких организмов, осаждаясь на морское дно и уплотняясь, образуют пластовые отложения ор­ганогенных пород - мела, известняка, ракушечника, диатомита и др.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы появились в результате воз­действий громадных давлений и высоких температур на ранее образовавшиеся изверженные или осадочные породы. Под влия­нием физико-химических процессов, протекавших в недрах земной коры, происходили глубокие внутренние изменения минералогиче­ского состава и перекристаллизация изверженных и осадочных по­род и формирование новых структур метаморфических пород. Эти породы встречаются в виде массивных и сланцевых разновидностей, сохраняя иногда строение первичных изверженных или оса­дочных пород.

К ним относятся гнейсы, глинистые сланцы, квар­цит, мраморы.