3.2.2 Излившиеся горные породы

Излившиеся горные породы формировались в результате менее равномерного и более быстрого охлаждения магмы при относительно резком и неравномерном сбросе давления. По составу они являются аналогами глубинных горных пород, но отличаются по структуре и текстуре.

Из-за быстрого охлаждения магмы, такие горные породы закристаллизовались лишь частично. Они имеют, как правило, стеклообразную или мелкокристаллическую структуру иногда на фоне крупных кристаллов. Наличие крупных вкрапленников на фоне мелкокристаллической структуры повышает декоративные качества такого камня, но понижает атмосферостойкость. Такое строение горных пород называют ещё порфировым по аналогии с широко распространёнными среди этой группы пород порфирами.

Излившиеся горные породы могут иметь как плотное строение (массивные породы), так и пористое – в основном обломочные. К массивным излившимся горным породам относятся порфиры диабазы, базальты и др.

Порфиры. По химическому составу и строительным свойствам близки к гранитам. Отличаются от гранитов неоднородностью строения и наличием вкрапленников в мелкозернистой структурой. Поэтому стойкость их к выветриванию ниже, а декоративные свойства выше, чем у гранитов. Плотность порфиров составляет 2400…3000кг/м³, прочность при сжатии – 130…250МПа. Из порфиров изготовляют облицовочные плиты, щебень и штучный камень в дорожном строительстве.

Базальт. По химическому составу является аналогом габбро. Аналогами считаются минералы одинакового химического состава, но различного строения кристаллов.

Базальт имеет тёмно-серый цвет, плотность близкую к плотности вещества - 3300кг/м³. Прочность достигает 500 МПа. Ввиду большой твёрдости базальт с трудом поддаётся обработке, но хорошо полируется. Применяется как материал для дорожных покрытий, а так же для литья. Плавленый базальт имеет более высокую прочность (до 800МПа) и долговечность.

В настоящее время во всём мире базальт является ценным сырьём для производства базальтового волокна. На сегодняшний день изделия из базальтового волокна являются одними из лучших теплоизоляционных материалов.

Диабаз тоже является излившимся аналогом габбро. Отличается высокой твёрдостью, вязкостью, долговечностью и относительно невысокой температурой плавления – 1200…1300^оС. Сравнительно легко поддаётся колке и полировке. Обладает низкой истираемостью и поэтому является хорошим материалом для устройства дорожных покрытий и получения высокопрочного щебня.

Используют диабаз также в качестве сырья для каменного литья. Прочность плавленого диабаза возрастает в 2 – 2,5 раза (500 МПа против 200…300 МПа). Плавленый диабаз также стоек к кислотам и щелочам.

Перлит – это природное вулканическое стекло, обогащённое водой, т.е. это застывшее вулканическое стекло излившихся пород, которые вышли на поверхность по трещинам в земной коре. По текстуре напоминает жемчуг, что и определило название (от французского perle – жемчуг).

Содержание воды в нём колеблется в очень широких пределах от 1 до 12 % и выше. При нагревании, внешние части кусочков стекла размягчаются и вода, выделяющаяся из внутренних частиц куска, вспучивает внешнее размягчённое стекло, создавая внутренние замкнутые поры. Однако, если воды в стекле много, кусочек оплавленного по периферии стекла взрывается и распадается в мелкую пыль.

При вспучивании, перлит увеличивается в объёме в 10…12 раз и более, т.е. из 1 м³ перлитового сырья получается до 20 м³ вспученного перлита. Плотность вспученного перлита колеблется от 80 до 600кг/м³ (ГОСТ 10832). Следует отметить, что сырой перлит выгодно перевозить на большие расстояния и вспучивать на месте проводимых работ.

Главными производителями перлитового сырья в мире являются США (более 1 млн.т в год), Греция (800…900 тыс. т), Турция и др. Предполагается, что США к 2010 году удвоят добычу сырого перлита. Наша страна не располагает собственной сырьевой базой и закупает сырой перлит в Греции и Турции.

Вспученный перлит применяют как заполнитель при изготовлении лёгких бетонов и растворов, тепло- и звукоизоляционных материалов и изделий, а также теплоизоляционных засыпок (в т.ч. упакованных в полиэтилен). Наша промышленность выпускает также теплоизоляционные жаростойкие перлитоасбестовые плиты (СТБ 1125).

Вермикулит является мономинеральной горной породой. При нагревании от 300 до 1000 ^оС зёрна этого минерала в течении 3-5 секунд способны увеличиваться в объёме в 15…20 раз, а отдельные разновидности до 40 раз. Помимо вспучивания при нагревании они ещё расщепляются на тончайшие пластинки. В результате получается сыпучий и очень мелкий материал в виде удлинённых чешуйчатых частиц золотисто-латунного цвета с плотностью 80…150 кг/м³.

Используется вермикулит в качестве теплоизоляционной засыпки в различных конструкциях, как заполнитель для бетонов и растворов, в качестве наполнителя в производстве линолеумов, пластмасс, производстве красок и лакокрасочных материалов. Изделия на основе вспученного вермикулита отличаются очень низкой теплопроводностью.

Разновидностью излившихся горных пород являются также обломочные. Они могут быть рыхлыми (пемза, вулканический пепел и др.) и цементированные. Последние образовались в результате цементации и уплотнения вулканических пеплов и других твёрдых материалов. Связующим служили вулканический пепел, кремнезём, глина и продукты разложения пепла. Характерными представителями таких пород являются вулканические туфы, туфовые лавы и др.

Вулканический пепел – порошкообразные частицы вулканической лавы, состоящие, в основном, из аморфного кремнезёма. Частицы крупностью от 0,16 до 5 мм называют вулканическим песком. Вулканический пепел и песок применяют в качестве активной минеральной добавки к цементам и как заполнитель для бетона.

Вулканический туф – это пористая порода, состоящая из вулканического пепла и пемзы, уплотнённых и сцементированных. Степень уплотнения зависит от условий залегания.

Вулканический туф характеризуется значительной пористостью (50…70 %), низкой плотностью (1200…1300 кг/м³) и теплопроводностью, достаточной прочностью, долговечностью и хорошо обрабатывается. Применяется как стеновой материал в виде блоков и облицовочных плит. Отходы при этом используются в качестве заполнителей для лёгких бетонов.

Тонкоизмельчённые туфы используют в качестве гидравлической добавки к минеральным вяжущим веществам.

Пемза – образовалась при быстром охлаждении магмы и интенсивном выделении из неё газов, вспучивающих массу. Быстрое охлаждение вспученных кусков магмы привело к образованию стекловидной пористой породы. Состоит в основном из аморфного кремнезёма (до 70 %) и глинозёма (до 15 %). Пустотность – до 80 %, плотность 400…600 кг/м³ (пемза плавает в воде), прочность при сжатии ≈5МПа. Замкнутость пор обеспечивает ей низкое водопоглощение и высокую морозостойкость. Залегает она в виде обломков размером 5…50 мм и более. Используют пемзу как щебень для лёгких бетонов, в качестве теплоизоляционного материала и как активную минеральную добавку к цементам и извести.