4.5. Метаморфические горные породы

Происхождение метаморфических пород. На земной поверхно­сти господствует процесс выветривания (разрушение горных по­род). Глубже располагается зона цементации. Здесь рыхлые поро­ды уплотняются, цементируются. Под зоной выветривания и цемен­тации, примерно с глубины 0,8 км и далее на многие километры располагается зона метаморфизма. В этой зоне горные породы, как осадочные, так и магматические, под воздействием факторов мета­морфизма — высокой температуры, давления, химически активных веществ (магматических газов и растворов) претерпевают глубо­кие изменения. На их основе в процессе метаморфизма («превра­щения») рождаются принципиально новые породы — метаморфи­ческие, со своим минеральным составом, структурами и тексту­рами.

Метаморфические породы по внешнему виду и условиям залега­ния занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами. По минеральному составу они ближе к магматическим породам. Типичными минералами являются слюды, кварц, хлорит, тальк и др.

Метаморфические породы образуются в результате преобразования осадочных горных пород под действием высоких температур и больших давлений, а также под влиянием внедрения магмы. По преобладающему фактору метаморфизма выделяют две основные группы – породы контактного и глубинного (регионального) метаморфизма (табл.9).

Таблица9

Схематическая классификация метаморфических пород

Первоначальные (исходные породы)	Тип метаморфизма	Метаморфические породы	Минералогический состав
Гранит, глинистые породы	Глубинный (региональный)	Гнейсы	Кварц, полевой шпат, роговая обманка, слюды
Магматические и глинистые породы		Сланцы кристаллические	Слюды, тальк, хлорит, роговая обманка, кварц, гранит
Песчаники кварцевые Известняки, доломиты Глинистые породы		Кварциты, яшмы Мраморы, филлиты Сланцы глинистые	Кварц и примеси Кальцит, доломит Каолинит, кварц, слюда
Глинистые породы Аргиллиты и алевролиты	Контактный	Роговики	Кварц, полевой шпат, биотит, роговая обманка
Известняки и доломиты		Скарны	Кальцит, роговая обманка, гранат, рудные и др.
Известняки и доломиты		Мраморы	Кальцит, доломит и др.

4.6. Макроскопический метод определения горных пород

В практике инженерно-геологических исследовании горные породы изучаются различными методами в полевых и лабораторных условиях . При макроскопическом определении название горной породы дается по совокупности внешних признаков – структуре, текстуре, минералогическому составу и цвету породы.

Структура — строение породы, характеризующееся размером и формой составляющих ее минералов, обломков или частиц.

Почти все породы магматические, метаморфические, а также осадочные химического образования имеют кристаллическую структуру, большинство осадочных пород — обломочную и глинистую структуры.

Текстура – сложение породы, характеризующееся пространственным расположением составных частей и их плотностью.

Магматические породы обычно бывают массивными, поэтому оценка их плотности имеет условное значение. Осадочные породы обладают значительной величиной общей пористости, и оценка их плотности имеет большое практическое значение.

Структура и текстура (вместе взятые) позволяют судить об условиях образования горной породы. Они оказывают большое влияние на многие ее свойства. Структурно-текстурные признаки горных пород различного генезиса приведены в табл.10.

Таблица 10

Структурно-текстурные признаки горных пород различных условий образования

Тип и группа пород по генезису	Структура	Текстура
1	2	3
Магматические породы глубинного образования	Явнокристаллическая, по размеру кристаллов: крупнокристаллическая (от 5 до 10 мм), среднекристаллическая (от 2 до 5 мм), мелкокристаллическая (от 0,5 до 2 мм). Порфировидная (неравномернокристаллическая)	Массивная, по рисунку однородная, гнездовая, компактная
Породы жильного образования	Кристаллическая: пегматитовая, аплитовая	Массивная
Породы излившегося образования	Порфированая, офитовая, полустекловатая, Стекловатая (аморфная)	Немассивная: пузыристая по размеру пустот, в диаметре крупнозернистая (более 5 мм), среднепузыристая (от 3 до 5 мм), мелкопузыристая (от 2 до 3 мм), ноздреватая миндалевидная, микропористая
Породы вулканокласти-ческого образования	Обломочная, зернисто-угловатая, пепловая	Пористая, пенистая, туфовая, пузыристая.

Продолжение табл. 10

1	2	3
Осадочные породы механического образования	Обломочная, по величине обломков: грубообломочная (от 40 до 100 мм), среднеобломочная (от 10 до 40 мм), мелкообломочная (от 2 до 10 мм). Зернистая, по величине зерен: крупнозернистая (от 0,5 до 1 мм), среднезернистая (от 0,25 до 0,5 мм), мелкозернистая (от 0,1 до 0,25 мм), тонкозернистая (от 0,05 до 0,1 мм), пылевато-глинистая (преобладают частицы размером от 0,05 до 0,005 и менее)	Пористая, слоистая (для пород рыхлых и связанных) бутовая, беспорядочная, погружения, слоистая (для пород сцементированных)
Породы химического образования	Кристаллическая, по размеру кристаллов: крупнокристаллическая (более 1 мм), среднекристаллическая (от 0,1 до 1 мм), мелкокристаллическая ( от 0,01 до 0,1 мм), плотнокристаллическая (менее 0,01 мм), осолитовая (икряная, размер шариков 1 – 4 мм или гороховая, размер оолитов более 4 мм)	Массивная, слоистая, туфовая, кавернозная, пористая
Породы органогенного образования	По виду организмов: ракушечная, коралловая, фузулиновая, иногда нарушенная и землистая	Пористая, кавернозная слоистая
Породы смешанного образования	Глинисто-пылеватая, землистая	Слоистая, пористая, иногда массивная
Метаморфические породы глубинного метаморфизма	Явнокристаллическая, по форме кристаллов: зернистая, листовая, игольчатая, волокнистая, встречается глинистая, милонитовая (раздробленно-катакластическая)	Полосчатая, сланцеватая, плойчатая, очковая

Продолжение таблицы 10

1	2	3
Породы контактного метаморфизма	Кристаллическая, сахаровидная, сливная	Массивная, однородная, слоистая, брекчеевидная

Минералогический состав представляет собой качественную характеристику горной породы.

Установлено, что минералогический состав магматических пород связан с первоначальным химическим составом магмы. Косвенным показателем химического состава является суммар­ный процент окиси кремния (∑SiO₂), входящий в состав всех минералов данной породы. Важно отметить, что наблюдается полное совпадение химического состава глубинных и излившихся пород. Поэтому излившиеся породы называются аналогами глубинных. Среди магматических пород выделяют: полевошпатовые (кислые, средние, основные и ультракислые) и бесполевошпатовые ультраосновные).

Среди осадочных распространены породы карбонатного состава, глинистого и др. По преобладающему минералогическому составу встречаются глинистые породы каолинитовые, монтмориллонитовые и гидрослюдистые; пески — кварцевые, аркозовые, слюдистые, глауконитовые и др.

Минералогический состав оказывает существенное влияние на свойства горных пород (растворимость, выветриваемость набухание, просадочность и др.). Цвет горной породы (преобладающая окраска) позволяет ориентироваться в минералогическом составе горной породы и в наличии примесей в последней. Для излившихся пород окраска является косвенным показателем состава горной породы: светлые породы — кислые, темные — основные. Окраска породы оказывает влияние на интенсивность процесса выветривание.