Главная → Статьи

Геологические данные

Изверженные горные породы

Изверженные горные породы представляют собой застывшую расплавленную магму, вынесенную из недр земли. Магма — это расплавленные силикаты, содержащие сульфиды и другие минералы, а также воду и газы. Когда давление в расплавленных недрах земли становится достаточно высоким, магма поднимается вверх и изливается через трещины, расщелины и вулканы; иногда возникшее давление может вызвать поднятие земной коры и образование больших горных цепей. Магмы могут быть основными и кислыми, и изверженные горные породы, образовавшиеся из них, будут основными, кислыми или средними.

Классификация изверженных пород определяется прежде всего условиями их образования. Они делятся на собственно глубинные, остывшие на больших глубинах в земной коре; неглубокие, интрузивные, остывшие ближе к поверхности, и эффузивные, излившиеся на поверхность. Существуют два основных класса изверженных пород: плутонические, или интрузивные, и вулканические, или эффузивные. Плутоническими называются такие породы, которые остыли до того, как достигли земной поверхности, а вулканическими — те, которые выкристаллизовались из расплавленной лавы, вытекающей через трещины и вулканы. Остывшие близко к поверхности гипабиссальные породы образуют промежуточный класс.

При остывании изверженные породы принимают различные формы, что зависит главным образом от условий их образования. Большие массы магмы, затвердевшие в глубине под земной корой, называются батолитами. Их обычно можно обнаружить в гористых районах, потому что они тесно связаны с горообразованием. Тела меньших размеров, выступающие из батолитов, называются штоками. Магматические тела куполообразной формы, получившиеся в результате внедрения магмы между слоями вмещающих пород, носят название лакколитов. Лакколиты могут образовывать холмы, возвышающиеся над окружающей местностью. Пласты изверженных пород, возникшие в результате заполнения магмой трещин или промежутков между плоскостями напластования пород, называются силлями и дайками. Типы вулканических пород различаются по характеру поверхности лавового потока.

Глубинные или плутонические породы остывают медленно, в результате чего в них образуются в более или менее точном соответствии с известными физико-химическими законами минералы с законченной кристаллической структурой. С другой стороны, некоторые вулканические породы остывают настолько быстро, что они буквально «застывают» и поэтому в них не успевает образоваться кристаллическая структура. Скорость, с которой изверженные породы остывали, является важным фактором, определяющим их внутреннюю текстуру, которая связана с размерами, формой и расположением минералообразующих кристаллов. Медленно остывшие плутонические породы имеют зернистую структуру с более или менее однородным размером кристаллов. Породы, которые остывали с различными скоростями, т. е. иногда медленно, а иногда быстро, имеют порфировую структуру; это значит, что они содержат хорошо развитые кристаллы, погруженные в стекловидную или мелкокристаллическую основную массу. Быстро застывшие породы обычно имеют стекловатую структуру. Изменения структуры в изверженных породах отражают также условия давления, процесс кристаллизации и отклонения от известных физико-химических законов в период остывания. Например, когда два или несколько минералов кристаллизуются одновременно, образуя взаимно проросшую кристаллическую структуру, порода имеет микропегматитовую структуру.

Обычно плутонические породы бывают массивными по форме и плотными или лишь незначительно пористыми, в то время как вулканические породы пластообразны и часто сильно пористы или ноздреваты в результате выделения га^ов из застывающей лавы. Некоторые изверженные породы, как, например, граниты, имеют «свободную» структуру зерен и физически’ менее стойки, чем другие, как, например, габбро, которые имеют тесно соединенные между собой или взаимнопроросшие зерна. Плутонические породы в связи с их полной кристаллизацией химически стабильны, а вулканические — химически неустойчивы из-за содержания в них стекла. Между потоками лавы часто залегают породы других типов.

В изверженных породах в связи с затвердеванием наблюдается образование складок, трещин, слоистости и сбросов, причем каждый из этих процессов оказывает большое влияние на физическую и химическую стойкость пород и их чувствительность к действию выветривания и гидротермальных изменений. Вообще мелкозернистые, хорошо проросшие плутонические породы, содержащие мало полевых шпатов с очень низким коэффициентом теплового расширения, наиболее пригодны для изготовления бетона. Вулканические породы очень чувствительны к выветриванию и гидротермальным изменениям и многие из них при использовании в качестве заполнителей вступают в реакцию со щелочами портландцемента.

Осадочные породы

Из 5% осадочных материалов, которые входят в состав земной коры, только 1 % составляют известняки и песчаники, единственные породы этой категории, которые представляют интерес как заполнители для бетона. Однако в этой связи следует упомянуть о глинистых и кремнистых сланцах, потому что они часто встречаются в качестве примесей в известняковых формациях и в природных месторождениях заполнителей. Существуют два основных класса осадочных пород, отличающиеся по тому, как переносились и отлагались продукты разрушения горных пород, из которых они состоят. Механически отложившиеся осадочные породы, которые в дальнейшем уплотнились под влиянием давления или цементирующих веществ, принесенных просачивающимися водами, содержат песчаники и глинистые сланцы. Известняки, доломиты и кремнистые сланцы встречаются в отложениях, образовавшихся химическим или биохимическим путем.

Характерными признаками большинства осадочных пород являются мелкозернистая структура, пластовый характер и слоистость. Вообще говоря, осадочные породы обладают теми же свойствами, что и породы, из которых образовались отложения, с учетом изменений, происшедших в процессе осаждения. Хотя песчаники состоят главным образом из мелких зерен кварцевого песка, многие песчаники непригодны в качестве заполнителей для бетона, потому что эти зерна слишком слабо сцементированы между собой. Цементирующая среда в песчаниках может быть известковой (углекислая известь), кремнистой (кремнезем), железистой (окись железа) или глинистой (глины). При плохой цементации песчаники бывают хрупкими и пористыми. Твердые песчаники обычно добывают в карьере и дробят, получая таким образом хорощие заполнители для бетона.

Известняки могут содержать каналы и полости, образовавшиеся в результате растворения и заполнившиеся впоследствии примесями, как, например, кремнистыми сланцами. Они часто бывают загрязнены глинами или глинистыми сланцами в виде промежуточных или межслойных материалов. Такого рода примеси могут обусловить изменения объема бетона. Тонкослойные или прочно соединенные между собой отложения известняков разламываются на тонкие, непрочные куски. Массивные, твердые известняки дают наилучшие заполнители. Доломит представляет собой известняк, в котором до 45,7% карбоната кальция замещено карбонатом магния из морской воды. Чистый известняк — белого цвета, но из-за присутствия примесей может быть сероватым, желтоватым, коричневым и даже черным.

Некоторые кремнеземистые примеси в известняках, используемых в качестве заполнителей, реагируют со щелочами в портландцементе, вызывая расширение бетона. Глинистые примеси типа монтмориллонита сильно разбухают в присутствии влаги, вызывая растрескивание бетона. Наличие в гравии кремнистых сланцев может вызвать образование пустот вследствие разбухания под действием воды или температурных изменений; их присутствие может также вызвать расширение, вызываемое реакцией между щелочами и заполнителями. Насыщенные влагой кремнистые сланцы в речном гравии, если их не высушить хотя бы частично, обусловливают низкую морозостойкость бетона. Присутствие частиц глинистых сланцев в гравии нежелательно вследствие их плоской формы, хрупкости и физической неустойчивости.

Осадочные породы большей частью чувствительны к выветриванию и гидротермальному метаморфизму, вероятно, потому, что силы, способствующие их образованию, действуют гораздо слабее, чем в других породах. Это в свою очередь приводит к определенной, присущей им физической, химической и минералогической неустойчивости, вследствие чего осадочные породы сравнительно легко разрушаются силами природы.

Метаморфические породы

Осадочные и изверженные породы подвергаются изменениям в результате интрузии горячих масс магмы или больших давлений, сопровождающих образование надвигов, складок, сбросов и трещин в земной коре, или сочетания действия тепла и давления. Часто в процессах метаморфизма играем роль и химическое действие газов и жидкостей. Этот процесс по существу представляет собой перекристаллизацию существующих минералов и выделение новых минералов с образованием твердых растворов.

В результате глубинного метаморфизма, который обычно развивается при высоких температурах и давлениях, образовались наиболее плотные и массивные горные породы, обладающие большой физической стойкостью. К этим породам относятся роговики, кварциты и мрамор, которые, разрушаясь, образуют зерна кубической формы с шероховатой поверхностью, являющиеся прекрасными заполнителями. Такие породы квалифицируются как массивные из-за их внутренней структуры и текстуры, характеризующихся тесно сросшимися с хорошим взаимным прорастанием кристаллами. Процессы, вызвавшие их образование, известны как контактный метаморфизм.

Региональный метаморфизм — это термин, который применяют к образованию пород под высоким давлением и при сдвигающих напряжениях, например, сопровождающих образование горных складок. Возникшие таким образом горные породы являются слоистыми из-за ориентированной слоистой и призматической формы минералообразующих кристаллов и плоской структуры, как, например, сланцы, филлиты и гнейсы. Они разрушаются, образуя осколки и плоские тонкие пластинки, вследствие чего эти материалы менее пригодны для заполнителей как из^за своей формы, так и из-за недостаточной прочности.

Вообще говоря, массивные метаморфические горные породы вполне устойчивы в химическом отношении и хорошо сопротивляются выветриванию и деформациям. Складчатая группа довольно легко разрушается при непрерывных сменах замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания, нагревания и охлаждения и других механических разрушающих сил. Поэтому куски таких торных пород обычно встречаются в виде примесей в природных .месторождениях заполнителей. Как и у всех других материнских пород, степень прочности метаморфических пород определяет их пригодность в качестве заполнителей при изготовлении бетона.

Ваш отзыв