О происхождении, строении и свойствах горных пород

Представления о камне у большинства непосвященных, не связанных с геологией и другими близкими ей науками людей обычно весьма расплывчатые. Камнем называют алмаз и гальку, кирпич и габбро-диабаз, известняк и даже дорожный бордюр из гранита. Недостаточная информированность приводит и к ошибочному отождествлению горных пород и минералов. Последние однородны по химическому составу – могут состоять из одного или нескольких элементов, имеют одинаковые физико-механические свойства. Минералы входят в состав горных пород в качестве основных (породообразующих) или второстепенных составляющих.

Как и минералы горные породы могут состоять из одного единственного минерала (известняк и мрамор – из кальцита, каменная соль из галита) или из нескольких (гранит может содержать в разных пропорциях слюду, полевые шпаты, кварц и темноцветные минералы). Свойства породы определяются ее происхождением (условиями образования), минеральным и химическим составом, внутренней структурой и текстурой.

Существуют различные классификации горных пород, основанные как на происхождении (изверженные, осадочные, метаморфические), так и на составе (кислые, основные, щелочные).

Магматические или изверженные

Процесс формирования земной коры и всей литосферы в целом длился миллионы лет. Постепенное остывание верхних слоев земной мантии и снижение давления запускали в действие механизмы кристаллизации, которые положили начало образованию минералов и горных пород. По мере остывания и увеличения толщины коры расплавленной магме становилось все трудней прорываться к поверхности. Следствием таких прорывов становилось образование интрузий – геологических тел, содержащих горные породы определенного состава. Прорвавшаяся до поверхности магма изливалась потоками, которые застывая образовывали другие виды каменных пород.

Структура и свойства горных пород, формирование которых происходило на различной глубине, существенно отличается.

• Глубинного происхождения

Образованные на глубинах от 3000 до 10000 м в экстремальных условиях — под воздействием высоких температур и давлений — эти породы (их еще называют плутоническими) приобрели уникальные свойства:

• равномерную мелкозернистую и среднезернистую структуру;
• высокую плотность – до 3000 кг /м³;
• огромную прочность на сжатие – до 300 МПа;
• твердость более 7 ед. по 10 балльной шкале Мооса;
• высокое сопротивление истиранию – 0,3 г /см².

В этом ряду следует выделить такие горные породы как габбро, граниты и гранодиориты, сиениты и перидотиты.

Благодаря столь замечательному сочетанию физических и механических характеристик их использование в сфере строительства весьма обширно – дорожное и гражданское строительство (щебень, бут, брусчатка из габбро-диабаза), производство строительных и отделочных материалов (плитка облицовочная, лестничные ступени, плиты мощения из гранита), производство изделий для интерьера (столешницы, балясины, фасонные изделия).

• Вулканического происхождения

Образовавшиеся из застывшей на поверхности земли вулканической лавы эти горные породы весьма разнообразны. Быстрое остывание и отсутствие высокого давления не способствовало образованию в них кристаллов, поэтому для большинства из них характерна стекловатая тонкозернистая структура – обсидиан, андезит, фельзит. В результате вулканической деятельности на дне океанов образовались базальты, из магмы с большим содержанием кремнезема при наличии воды произошла горная порода перлит, остывшая и лишившаяся газов лавовая пена превратилась в пемзу, а при пониженном содержании кремнезема — в вулканический шлак.

Осадочные

Эта группа пород имеет разнообразное происхождение. Область их формирования – близкий к поверхности земли слой, в котором происходило накопление и уплотнение продуктов выветривания различных пород, продуктов вулканической деятельности (пепел, обломки, пемза), остатков жизнедеятельности различных организмов и растительности, осаждения растворенных в морской или пресной воде солей. Так сформировались залежи каменного угля, ракушечники, мел.

Текстура осадочных пород слоистая, что связано с характером их формирования, а структура определяется их происхождением.

В составе осадочных пород различают:

• Обломочные

Состоят из спрессованных или сцементированных кусков горных пород, минералов или органических остатков различного происхождения. В зависимости от размера обломков различают грубые (валуны, щебень, галька, брекчии), песчаные и пылеватые породы (песчаники, алевриты).

Структура пород – обломочная. Минералогический состав определяется входящими в состав конкретной разновидности обломками минералов.

• Породы химического и органического происхождения

Миллионы лет органической эволюции создали обильную базу для образования и накопления осадочных пород, в основу которых легли колоссальные скопления раковин различных моллюсков, кораллов, и других морских организмов и растений. Спрессованные и превратившиеся в плотные, почти на 100% состоящие из кальцита породы они получили название органогенных известняков.

Другая разновидность известняков образовалась путем обильного выпадения кальцитов на дне морей, подземных и наземных озер. Сюда относятся травертины, известковые туфы и доломиты. Последние также могут быть образованы в результате химического преобразования известняков.

Метаморфические

Обширная группа составляют горные породы, отличающихся по своим свойствам от магматических и осадочных и, в то же время, сформировавшаяся из них в результате постепенных переходов. Такие преобразования (их научное название — процессы метаморфизма), происходившие под воздействием высоких температур, давлений и влиянием химически реакций приводили к превращению известковых пород в мрамор, песчаников в кварциты, глины – в сланцы. Подвергшиеся более глубоким изменениям граниты превращались в гнейсы.

Основное применение метаморфические породы находят в строительстве, отделке интерьеров и производстве строительных материалов