Осадочные горные породы

Осадочные горные породы в зависимости от условий образования делят на три группы: обломочные, иначе называемые механическими отложениями, химические осадки и органогенные породы.

Осадочные горные породы залегают в верхних слоях земной коры, где их объем составляет 70... 80 %. Рассматриваемые горные породы представляют особый интерес для строителей, так как служат основаниями для различных сооружений и доступны в качестве строительных материалов. Общими свойствами осадочных горных пород являются одинаковые формы залегания в виде пластов, с которыми связаны их характерные текстурные признаки — слоистость и пористость. Последняя особенно важна, так как оказывает большое влияние на физико-механические свойства пород: прочность, плотность и среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, механическую обработку и др.

Обломочные горные породы или механические отложения — продукты выветривания магматических, метаморфических или осадочных пород. Различают рыхлые и сцементированные обломочные породы.

Рыхлые обломочные осадочные горные породы представляют собой скопление продуктов выветривания скальных горных пород. По происхождению рыхлые обломочные горные породы могут быть: речные или аллювиальные (русловые, пойменные и дельтовые осадки), водно-ледниковые, озерные и морские (прибрежные и глубинные), ветровые или эоловые (дюнные, барханные). По крупности окатанных обломков рыхлые горные породы условно делят на валуны (крупнее 100 мм), гальку, гравий и песок.

Валунный камень — грубоокатанные, преимущественно округлой формы, обломки магматических горных пород размером более 100 мм. Качество валунного камня обусловливается петрографическим составом породы, крупностью и формой обломков, а также степенью выветривания. Валуны размером до 25 см применяют для дорожных работ без дополнительной обработки. Более крупные используют для получения каменного материала (шашки, щебня) путем раскалывания и дробления.

Галька представляет собой окатанные водой обломки горных пород размером от 100 до 40 мм. Она обладает теми же свойствами, что и мелкий валунный камень. Гальку применяют для устройства оснований, дренажей, но чаще дробят и используют как щебень.

Гравий — рыхлое скопление окатанных обломков исходных горных пород размером от 70 до 5 мм.

В месторождениях карьерный гравий может залегать в виде сплошных скоплений, отдельных слоев, линз, гнезд и содержать различное количество примесей в виде галечников, песка, глинистого вещества. Наиболее загрязнен примесями моренный гравий. Лучшей разновидностью гравия считается ледниковый, который менее окатан. Гравий применяется для изготовления железобетонных изделий, в дорожном строительстве и как фильтрующий материал.

Песок — рыхлая зернистая порода, образовавшаяся в результате естественного разрушения горных пород, крупностью зерен 0,14... 5 мм. В песке иногда имеются частицы мельче 0,05 мм, которые называют пылеватыми (0,05... 0,005 мм) и глинистыми (мельче 0,005 мм). В зависимости от минералогического состава различают пески: кварцевые, полевошпатные, известняковые, ракушечные и др. Наиболее прочными являются кварцевые пески. Цвет песка обусловлен примесями: чистые кварцевые пески — белые, сероватые; окрашенные оксидами железа — желтые. Форма и характер поверхности зерен песка зависят от условий образования: речной, озерный, морской, дюнный песок состоит из частиц округлой формы с гладкой поверхностью, ледниковый и овражный песок — из частиц угловатой формы — шероховатой поверхностью. Пески имеют истинную плотность 2650 кг/м³, насыпную плотность 1450... 1700 кг/м³. Песок применяется для приготовления строительных растворов, цементно-и асфальтобетонов, для устройства дренажей. Песок является сырьем для производства силикатных изделий, керамики, стекла и других строительных материалов и изделий.

Глинистые (тонкообломочные) горные породы состоят в основном из мельчайших (0,01... 0,001 мм) чешуйчатообразных частиц глинистых минералов. Глины образуются при выветривании полевошпатных и некоторых других силикатных пород и состоят из преимущественно глинистых минералов типа каолинита, монтмориллонита и гидрослюд с примесью кварца, слюды, вторичного кальцита, опала и др.

Большинство глин являются полиминеральными, однако среди них имеются ценные мономинеральные: каолинитовые и монтмориллонитовые разновидности. При применении глин в производстве строительных материалов учитывают их минеральный состав. Полиминеральные глины являются сырьем для производства изделий грубой керамики, огнеупоров и т.д.

Каолинитовые глины используются в производстве фарфоро-фаянсовых изделий, цемента, шамота. Месторождения каолинитовых глин находятся на Украине, Урале, в Сибири и др. Полиминеральные глины залегают во многих районах страны.

Сцементированные обломочные горные породы образовались путем цементации рыхлых пород разнообразными химическими веществами. Наиболее прочным является кремнеземистый цемент, менее прочны железистый, карбонатный и глинистый цементы. Среди сцементированных обломочных горных пород в природе часто встречаются песчаники, конгломераты и брекчии.

Песчаники — плотная горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных различными природными растворами. В зависимости от вида связующего различают песчаники глинистые, известняковые и кремнистые. Физико-механические свойства песчаников зависят от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Цвет песчаников желтый, серый и даже бурый. Наибольшей плотностью и прочностью обладают кремнистые песчаники. Их плотность 2500... 2600 кг/м³, предел прочности при сжатии 150... 250 МПа, они отличаются также высокими твердостью и стойкостью к истиранию.

Из песчаников выполняют бутовые камни, плиты для устройства полов промышленных зданий и тротуаров, щебень для бетонов и другие изделия. Песчаник наряду с песком и гравием имеется во многих районах нашей страны.

Конгломераты — обломочные горные породы, состоящие из сцементированных природным цементом гальки, гравия и др. Они имеют пестрый петрографический состав, широкий диапазон предела прочности при сжатии от 100 до 160 МПа и среднюю плотность в интервале 1600... 2800 кг/м³. Практическое значение этих пород невелико: слабо сцементированные их разновидности используются для получения балласта, а красивые — как отделочные декоративные камни. Залежи конгломератов известны в Крыму, на Северном Кавказе и в Средней Азии.

Брекчии представляют собой породы, состоящие из угловатых обломков щебня, сцементированных природным цементом. Петрографический состав этих обломков отличается однородностью. Угловатая форма обломков обеспечивает хорошее сцепление их с природными цементами, поэтому брекчии имеют достаточно высокую прочность и используются как отделочные камни. Брекчии имеют ограниченное распространение. Хемогенные осадки образовались в результате растворения первичных пород и последующей кристаллизации из водных растворов.. Наиболее распространенными являются известняки, доломиты, магнезиты, известковые туфы, гипс, ангидрит. Для осадочных пород химического происхождения характерны растворимость в воде и в связи с этим наличие пустот и трещин.

Известняки химического происхождения, состоящие в основном из минерала кальцита, имеют зернистую или кристаллическую структуру, средняя плотность их 1900... 2600 кг/м³, однако у сильнопористых разновидностей ее величина снижается до 1100 кг/м³. Окраска хемогенных известняков в зависимости от примесей разнообразна: белая, серая, желтая и др. Месторождения этих известняков имеются в европейской части нашей страны, в Крыму, на Кавказе и др.

Доломиты — горные породы химического происхождения, состоящие в основном из одноименного минерала (СаС0₃ * MgC0₃), обычно имеют серовато-желтый цвет. Структура их зернистая, плотная. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, хотя их механическая прочность несколько выше, чем у последних. Средняя плотность доломитов 2200... 2700 кг/м³, предел прочности при сжатии 40... 200 МПа. Доломиты легко обрабатываются режущим и скалывающим инструментами. В шлифованной и пиленой фактурах доломиты обычно малодекоративны, поэтому предпочтительно их использовать в фактурах скалывания. Из доломита изготовляют облицовочные плиты, щебень для бетона, огнеупоры и минеральные вяжущие вещества. Месторождения доломита имеются на Украине и в других районах.

Магнезиты — горные породы кристаллического, а иногда аморфного строения, состоят в основном из минерала магнезита (MgC0₃). Иногда содержат примеси углекислого кальция и железа. Цвет их белый, желтоватый до бурого. Магнезиты применяют для изготовления огнеупорных изделий, а также в качестве сырья для производства минерального вяжущего — каустического магнезита.

Известковые туфы образовались в результате выпадения СаС0₃ из источников подземных углекислых вод. Обычно туфы мягки, обладают малой прочностью и легко поддаются распиловке. Туфы имеют пористое ноздреватое строение. Разновидность известкового туфа - травертин имеет плотное мелкозернистое строение, высокую прочность при сжатии - до 80 МПа и обычно используется как декоративный камень для облицовки зданий. Из известковых туфов получают известь, применяют их в производстве цемента. Их месторождения известны в районе Санкт-Петербурга, Крыма, на Кавказе и др.

Гипс — горная порода обычно белого или серого цвета, состоит из минерала того же названия (CaS0₄ * 2Н₂0). Гипсовый камень имеет плотность 2000... 2300 кг/м³, предел прочности при сжатии около 50 МПа и невысокую стойкость. Гипс используют главным образом для изготовления гипсовых вяжущих веществ и в качестве добавки при производстве портландцемента, Месторождения гипса имеются в Тульском и Горьковской областях, па Северном Кавказе, Урале, на Украине и др.

Ангидрит — состоит в основном из минерала ангидрита (CaS0₄). По внешнему виду мало отличается от гипса, цвет голубовато-белый до серого с разными оттенками. Ангидрит применяют для получения гипсовых вяжущих веществ.

Мергели - горная порода, состоящая из смеси карбоната кальция и глинистых частиц. Содержание СаС03 колеблется от 25 до 75 %. Мергели — тонкозернистые, однородные по структуре, желтые, серые, темно-серые, неустойчивые к химическому выветриванию породы с физико-химическими свойствами, зависящими от содержания глины. Средняя плотность их составляет 1900... 2400 кг/м3, а предел прочности при сжатии 30... 60 МПа. Мергели являются ценным сырьем для производства цементов. Их месторождения широко распространены в пределах Русской равнины, на Украине. Особенно ценными являются мергели Черноморского побережья Кавказа, залегающие мощными пластами между Новороссийском и Геленджиком.

Горные породы органогенного происхождения образовались в результате отложений в различных водоемах остатков скелетов и панцирей отмерших организмов при их последующем уплотнении и цементации. Эти горные породы отличаются значительной пористостью и колебанием основных физико-механических свойств; многие из них растворимы в воде. К этим породам относятся известняки, ракушечники, мел, доломиты, трепелы, опоки и др.

Известняки — горные породы, состоящие в основном из минерала кальцита, образовались путем накопления продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов на дне мелководных теплых морей. По структуре и текстуре различают следующие разновидности известняков: плотные, кристаллические, мраморовидные, пористые, оолитовые, ракушечниковые, туфовые и землистые (мел).

Известняки обычно содержат незначительную примесь магнезита, а иногда кварца, глинистых, органических, железистых и других соединений. Под действием раствора соляной кислоты углекислый кальций разлагается с выделением С0₂ (так называемое "вскипание" известняков), оставляя в осадке примеси. Этим способом обычно пользуются для определения известняковых пород. В зависимости от состава различают известняки доломитизированные, глинистые, кремнистые, железистые, битуминозные и др. Цвет известняков в зависимости от примесей бывает белый, красноватый, зеленоватый, желтоватый, серый.

Технические свойства известняков разнообразны и зависят от состава, структуры и текстуры. Однородные плотные скрытокристаллические известняки, зерна которых сцементированы кальцитом, отличаются высоким пределом прочности (в среднем до 150 МПа), хорошей обрабатываемостью и сравнительно небольшой истираемостью. Плотные известняки морозостойки, из них изготовляют плиты и камни для наружной облицовки стен, щебень для бетона, их используют также в качестве сырья для получения извести и портландцемента.

Месторождения известняков широко распространены на территории нашей страны, самые крупные из них известны в Московской и Ленинградской областях, на Украине и Урале, в Молдавии и Средней Азии.

Известняк - ракушечник — пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известняковым вяжущим. Ракушечники характеризуются большой пористостью, низкой прочностью и малой теплопроводностью; они хорошо поддаются распиловке. Известняк-ракушечник плотностью 800... 1500 кг/м³ и прочностью при сжатии 2... 5 МПа с успехом применяют в виде камней и блоков правильной формы для кладки стен жилых зданий, а отходы ракушечника в виде щебня для легких бетонов. Месторождения его имеются в Крыму, Молдавии, на Украине и в других местах.

Мел — легкая и рыхлая горная порода органогенного происхождения, образовавшаяся в результате отмирания и отложения скелетов фораминифер и радиолярий. По химическому составу мел представляет собой почти чистый карбонат кальция с незначительным количеством примесей в виде глин, кремнезема, карбоната магния и др. Мел мягок, при трении о жесткий предмет оставляет на нем белую черту, легко измельчается, при взбалтывании с водой образует суспензию. Мел широко применяют при производстве цемента и извести, в качестве сырьевого компонента при изготовлении стекла, как наполнитель пластмасс и др. Месторождения мела имеются на Украине, в Среднем Поволжье, Курской, Воронежской, Белгородской областях и др.

Диатомит и трепел представляют собой легкие рыхлые горные породы, состоящие в основном из аморфного кремнезема в виде панцирей диатомовых водорослей или скелетов окаменелых организмов. Цвет этих горных пород белый, желтый и черный, плотность 400... 1200 кг/м³.

Опока - каменистая осадочная, богатая кремнеземом горная порода белого, но чаще светло-желтого, зеленоватого цвета. В качестве примесей в опоках чаще всего встречаются кремнезем и глинистые частицы.

Диатомиты, трепелы и опоки используют в качестве сырья в керамической промышленности, при изготовлении термоизоляционного и облегченного кирпича, в качестве сырья для ввода в состав стекла Si0₂, в цементах - как активная минеральная добавка, в асботрепельных и теплобетонных материалах и изделиях и др. Месторождения этих пород имеются во многих районах нашей страны.

Поиск по сайту: