Изучение свойств горных пород

В основу классификации горных пород в петрографии положен способ их образования – генезис. В соответствии с этим они подразделяются на: магматические (магматиты), осадочные и метаморфические (метаморфиты). Их процентное соотношение в составе верхней части земной коры (до глубины 16 км) характеризуется следующими значениями:

магматиты – 95%;

осадочные – 1%;

метаморфиты – 4%

Магматические породы, образовавшиеся при остывании и кристаллизации вязкотекущего силикатного расплава – магмы, подразделяются на крупнозернистые глубинные (плутонические, абиксальные), интрузивные плутониты и излавления тонкозернистые (вулканические) эффузивные или эффузивы.

В зависимости от количественного содержания кремнезема магматические породы подразделяются на: ультракислые – SiO₂ свыше 80%; кислые – SiO₂ 65-80%; средние – SiO₂ 52-65%; оснόвные – SiO₂ 45-52%; ультраоснόвные – SiO₂ менее 45%. Горные породы, содержащие SiO₂ 40-55%, но при этом повышенное по сравнению с другими магматитами количество щелочных металлов (15-20%) относятся к щелочным.

Породы, занимающие как бы переходное положение между плутонитами и вулканитами и отличающиеся разнозернистостью относятся к полуглубинным (гипабиссальным) жильным и характеризуются порфировидным строением.

Осадочные(вторичные) горные породы образуются на поверхности земли из остаточных продуктов предварительно разрушенных пород. Разрушение пород осуществляется по схеме: физическое и химическое выветривание, механический и химический перенос, отложение и накопление продуктов разрушения, уплотнение и цементация рыхлого осадка с преобразованием его в породу.

Форма залегания этой группы пород в виде пластов предопределяет их характерные текстурные признаки – слоистость, пористость и наличие окаменелостей. По условиям образования осадочные породы подразделяются на механические (обломочные) рыхлые и сцементированные, химические и органогенные (биогенные).

Метаморфические(вторичные) породы, называемые также кристаллическими сланцами, образуются путем преобразования (видоизменения) исходных (магматических, осадочных) горных пород под воздействием вторичных высоких температур и давлений (термальный и динамометаморфизм), химически активных веществ и горячих газов (пневматолитический метаморфизм), циркулирующих в породах.

Результатом таких воздействий является изменение структурных, текстурных свойств, а иногда и химического состава материнских пород при сохранении их минерального состава и появлением минералов вторичных (гранаты, хлориты, серпентин и др.), характерных только для метаморфитов.

Основными показателями качества природных каменных материалов является их структурные, текстурные и механические характеристики – плотность, пористость, прочность при сжатии, твердость – определяющие долговечность соответствующих видов изделий, выбор инструментов и машин для их добычи и обработки. В отдельных случаях дополнительными механическими показателями исходного минерального сырья служат истираемость, износостойкость, сопротивление удару и др.

Структурные и текстурные особенности горных пород предопределяют их специфическое внутреннее строение и совокупность признаков, определяемых взаимным расположением и распределением составных частей породы в занимаемом ею объеме.

К структурным признакам относят степень кристалличности породы, форму, размер и взаимное расположение минеральных зерен, а также соотношение составных частей минеральных компонентов и их цементирующей связки. По степени кристалличности различают структуры: полнокристаллические (зернистые), типичные для глубинных пород, скрытокристаллические, характеризующиеся совместным наличием в породе кристаллов и аморфного стекла и стекловатые, типичные для излившихся (вулканогенных) пород камня.

Среди зернистых структур различают: крупнозернистые (размер зерен > 5 мм), среднезернистые (размер зерен 2-5 мм) и мелкозернистые (размер зерен < 2 мм). По сочетанию кристаллов различных размеров породы подразделяются на равномернозернистые и неравномернозернистые структуры, примером которых, в частности, являются структуры порфировые, отличающиеся наличием в тонкозернистой или стекловатой массе породы отдельных крупных кристаллов – вкрапленников.

Текстурахарактеризуется совокупностью признаков, определяющих взаимное расположение и распределение составных частей породы в занимаемом объеме. Ею отображаются особенности внешнего вида (сложения) данного материала: слоистость, сланцеватость, пористость, массивность, декоративность (естественная расцветка).

В соответствии с этим текстуры могут быть однородными с однообразным заполнением всего объема породы минеральной массой; неоднородными, для которых характерно чередование в данном объеме участков, отличающихся и минеральным составом, и структурными особенностями.

При оценке различных видов горных пород в лаборатории предполагается после ознакомления с коллекцией горных пород и соответствующими литературными (справочными) источниками заполнить таблицы 3, 4 и 5, характеризующие важнейшие технические свойства магматических, осадочных и метаморфических пород, используемых в качестве различных строительных материалов и изделий, а также в производстве искусственных материалов (вяжущих, керамических и др.).