Магматические горные породы

СТО — 2012

МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

ОГЛАВЛЕНИЕ Определения, обозначения и сокращения Введение

1. Общие сведения о горных породах

2. Происхождения и классификация магматических пород

3. Структура и текстура магматических пород

3.1 Отдельность магматических пород

4. Характеристика главнейших представителей магматических пород

4.1 Кислые породы

4.2 Средние породы

4.3 Основные породы

4.4 Ультраосновные породы Заключение Список использованных источников

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ В данном реферате используются следующие определения, обозначения и сокращения:

магматические горные породы — породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы в недрах земли и на ее поверхности;

объемный вес — это вес единицы объема, характеризующий инженерно-геологические свойства и структуру грунта, кг/м3;

прочность — свойство материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием нагрузки или других факторов, МПа;

структура — особенность внутреннего строения породы, обусловленное формой, размерами и количественным соотношением ее составных частей;

текстура — характер расположения составных частей пород в пространстве, внешнее сложение.

ВВЕДЕНИЕ

В данном реферате мне поручено подробно раскрыть о том, что такое магматические породы, ясно изложить их классификацию по происхождению и пояснить причины различия текстуры и структуры пород. Также мне поручено определить и пояснить различия между видами структур и текстур; далее будет дана дифференциация магматических пород по их химическому составу, а конкретнее: по содержанию двуокиси кремния. В итоге, мне нужно дать примеры основных представителей различных видов магматических горных пород и дать им характеристики.

1. Общие сведения о горных породах магматический горный порода Горные породы представляют собой минеральные агрегаты. Каждой породе свойственно большее или меньшее постоянство химического и минерального состава и структуры, а иногда и определенные условия залегания. Горная порода может состоять почти из одного минерала. В этом случае она называется мономинеральной, например кварцит состоит из кварца. Более широко распространены полиминеральные породы, состоящие из нескольких минералов, например гранит, в состав которого входят полевой шпат, слюда, кварц. Горные породы в отличие от минералов не имеют химических формул и оцениваются валовым химическим анализом. Например, химический состав базальта характеризуется следующими окислами: Si02 —от 49% до 52%, AI2O3 — от 10 до 14%, Fe203 — от 4 до 14%, СаО — от 8 до 10% и т. д.

В настоящее время известно около 1000 видов горных пород, которые по своему происхождению делятся на три типа: магматические, осадочные и метаморфические. Земная кора сложена из этих пород, магматические и метаморфические занимают основное место — 95% от общей ее массы. На поверхности земли наибольшее распространение имеют осадочные породы. В зависимости от состава исходной магмы, от режима ее охлаждения, от различных условий, связанных с передвижением и взаимодействием с окружающими породами, формируются магматические горные породы различного состава и строения.

2. Происхождение, и классификация магматических пород Магматические породы состоят из 600 различных видов и разновидностей. Они образуются в результате застывания расплавленной магмы. Магма возникает в недрах земли и представляет сложный силикатный расплав, насыщенный различными газообразными веществами и парами воды.

Расплавленная магма, прорываясь по трещинам земной коры, в одних случаях застывает в ее недрах, что приводит к образованию глубинных пород (рисунок 2), в других случаях она достигает поверхности земли, разливаясь потоками лавы и дает начало излившимся (эффузивным) породам, которые являются аналогами глубинных (интрузивных).

Глубинные породы образуются в недрах земли. Условия остывания магмы в глубине и на поверхности земли резко различны. Глубинные магматические породы образуются в условиях высокого давления, медленного и равномерного остывания. В этом случае происходит полная раскристаллизация магмы и образуются плотные, массивные, полнокристаллические породы типа гранита, габбро, которые залегают крупными массивами. Образовавшиеся таким образом глубинные породы будут полностью закристаллизованы.

Рисунок 1- Схема образования магматических пород из магмы: 1-глубинных; 2-излившиеся

Излившиеся магматические породы формируются в виде лавовых потоков на поверхности земли. Это происходит при низком давлении и температуре, при быстрой отдаче тепла и газовых компонентов. При таких условиях кристаллизации возникают породы с обилием аморфного стекла, часто с большой пористостью. Например, базальт, пемза. Излившиеся породы, образовавшиеся в палеозойскую эру и раньше, называют древними, а в более позднее время — молодыми.

Классификация магматических пород, кроме деления их на глубинные и излившиеся, основана на содержании в них кремнезема, т. е. двуокиси кремния — Si02.

Таблица 1 — Классификация магматических пород

Разделение магматических. пород по содержанию Si02 имеет практическое значение: с уменьшением содержания Si02 в глубинных породах возрастает удельный вес, понижается температура плавления, породы лучше поддаются полировке, окраска изменяется от светлой до темной. Изменяется также и минеральный состав в сторону уменьшения количества кварца и увеличения пироксенов, окраска изменяется от светлой до темной.

В состав магматических пород входит большое число минералов. Основное место занимают полевые шпаты, амфиболы, пироксены, кварц и слюды. Это первичные минералы, образовавшиеся в процессе кристаллизации магмы. Кроме того, в магматических породах, особенно в наиболее древних, могут присутствовать вторичные минералы (карбонаты, глинистые минералы), которые возникли из первичных минералов в процессе выветривания. Их количество может служить показателем степени выветрелости пород. Выветрелость может быть очень значительной, например, вплоть до превращения гранита в «гнилой камень».

3. Структура и текстура магматических пород Рисунок 2 — Полнокристаллическая структура гранита

Свойства пород зависят от особенностей их внутреннего строения и сложения в массиве. В связи с этим возникает необходимость изучения их структуры и текстуры.

Под структурой подразумевают особенности внутреннего строения породы, обусловленные размерами, формой и количественным соотношением ее составных частей — минералов. В магматических породах по степени их кристалличности различают: 1) зернистые (полнокристаллические) структуры, типичные для глубинных пород; 2) полукристаллические структуры (совместное нахождение кристаллов и аморфного стекла) и 3) стекловатые, типичные для излившихся пород (рисунок 3).

По величине кристаллов структуры делят на: 1) крупнозернистые — более 5 мм; 2) среднезернистые — 5−1 мм и 3) мелкозернистые — менее 1 мм.

Для излившихся пород, кроме стекловатой, характерна также порфировая структура. В аморфной массе содержатся крупные вкрапленники кристаллов. Такая структура наблюдается у порфиров, порфиритов и других пород. В том случае, когда крупные вкрапленники располагаются в мелкоили среднезернистой массе структуру называют порфировидной.

Рисунок 3 — Излившаяся аморфная порода (обсидиан)

Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение составных частей породы в ее объеме. Для магматических пород Характерны: 1) массивная текстура — равномерное плотное расположение зерен минералов; 2) полосчатая текстура — чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры и 3) шлаковая текстура — порода содержит видимые глазом пустоты (рис. 4).

3.1 Отдельность магматических пород Остывание магмы сопровождается некоторым уменьшением ее объема и появлением в породах тончайших трещин. Этими трещинами масса породы разделяется на отдельности разнообразной формы. В зависимости от системы расположения трещин возникают столбчатая отдельность (базальт), глыбовая (гранит), шаровая (диабаз) и т. д.

Рисунок 4 — Шлаковая пористая текстура базальта

3.2 Строительные свойства Строительные свойства невыветрелых магматических пород высокие. Это объясняется минеральным составом и жесткими кристаллизационными связями в структурах. Наибольшей прочностью отличаются мелкозернистые и равномерно зернистые структуры.

Магматические горные породы обладают высокой прочностью, от 120 до 500 МПа, а от зданий и сооружений передается нагрузка в пределах 0,2 МПа. Поэтому с точки зрения прочностных свойств магматические породы являются надежным основанием. Однако при оценке их строительных свойств необходимо учитывать следующие особенности. Это особенности характера залегания магматических горных пород. При недостаточном изучении мощности и распространения магматических горных пород, в качестве основания в действительности могут оказаться осадочные горные породы, например, в зоне покрова или в зоне жильных пород. В магматических породах могут быть каверны (пустоты), за счет растворения и вымывания известковых пород, которые заключены в оболочке из магматических горных пород. Тогда здание окажется над пустотами. Кроме того, магматические горные породы могут быть пересечены системой трещин, которые нарушают их монолитность, снижая сопротивление пород сжатию и особенно сдвигу и обусловливая подвижку массивов и отдельных блоков. По трещинам может циркулировать вода, оказывая влияние на выщелачивание пород, за счет чего физико-механические свойства дополнительно ухудшаются.

Менее прочны крупнозернистые, порфировые и стекловатые породы. При оценке качества магматических пород следует отдавать предпочтение массивной текстуре. Полосчатое сложение облегчает разработку, но в целом снижает качество пород. Отдельность магматических пород имеет большое значение при разработке (от этого зависит выбор способов производства взрывных работ), в какой-то мере облегчает добычу, раскалывание и обработку пород. В то же время трещиноватость сокращает вид и количество получаемой каменной продукции.

Магматические породы являются наиболее надежным основанием сооружений. На оценку их надежности влияют степень выветрелости, наличие трещиноватости, форма залегания, структурнотекстурные особенности и другие характеристики.

В России магматические породы широко распространены в горных районах (Урал, Кавказ, Памир и др.), а также на Карелии, в Сибири и др.

4. Характеристика главнейших представителей магматических пород

4.1 Кислые породы Кислые породы являются наиболее распространенными из магматических пород. Основные их представители: гранит и его излившиеся аналоги — кварцевые порфиры, липариты и стекловатые разновидности — вулканические стекла.

Граниты — полнокристаллические зернистые глубинные породы с окраской от светло-серой до мясо-красной, реже зеленоватой. Главными минералами гранитов являются калиевые полевые шпаты (40—60%), кварц (20—40%) и цветные минералы (до 10%) — слюда, роговая обманка, авгит. Из второстепенных минералов встречаются пирит и др. По величине зерен различают мелко-, среднеи крупнозернистые граниты. Текстура массивная, однородная. Объемный вес 2600—2700 кг/м3.Мелкои среднезернистые граниты обычно обладают большей прочностью при сжатии (160—250 МПа) и устойчивостью к выветриванию, чем крупнозернистые (менее 160 МПа). Наибольшая устойчивость отмечается при отсутствии пирита и малом содержании биотита. Благодаря своей большой распространенности и высоким техническим качествам граниты находят широкое применение. Их используют для облицовки различных сооружений, кладки фундаментов, волнорезов, изготовления ступеней, бордюров, приготовления щебня и т. д.

Между разными группами магматических пород всегда имеются переходные типы. К числу таких относятся, например, гранодиориты, являющиеся переходной ступенью между гранитами и диоритами. Отличить их друг от друга можно только с помощью специального микроскопа.

Кварцевые порфиры и липариты являются излившимися аналогами гранита и сходны с ним по минеральному составу, хотя цветных минералов содержат несколько меньше. Липариты окрашены в светлые тона — белые, желтоватые, светло-серые. Структура порфировая — в стекловатой массе содержатся порфировые вкрапленники из полевого шпата, кварца, биотита. Липариты могут быть пористыми. Объемный вес 2400—2650 кг/м3, предел прочности на сжатие 130—180 МПа. При выветривании распадаются на обломки с переходом в глинистую массу. Кварцевые порфиры отличаются от липаритов более темной окраской (бурые, желтые и т. д.), большей плотностью, меньшим содержанием стекловатой массы. Порфировые вкрапленники представлены кварцем. Эти породы применяются как строительный материал и облицовочный камень.

Вулканические стекла представляют собой стекловатые разновидности липаритов и кварцевых порфиров. К ним относятся обсидиан и пемза. Обсидиан — плотное темного цвета однородное аморфное стекло, широко используется для изготовления темного стекла и гидравлической добавки. Пемза — пористая стекловатая масса с удельным весом менее 1, окраска белая, серая, желтоватая. Применяют для изготовления пемзобетона, как теплоизоляционный материал, заполнитель для легких бетонов, активную добавку к цементам, сухую окраску для штукатурки и т. д.

4.2 Средние породы В эту группу входит глубинная порода диорит со своими излившимися аналогами — порфиритом и андезитом и щелочная глубинная порода сиенит с аналогами — ортоклазовым порфиром и трахитом.

Диориты — полнокристаллические зернистые глубинные породы от светло-серой до темно-черной окраски. В их составе основное место занимают светлые плагиоклазы (до 75%), роговая обманка, реже авгит, биотит. Кварц обычно отсутствует, иногда встречается пирит. Текстура массивная, объемный вес 2800—3000 кг/м3. Прочность 180—240 МПа. Порода вязкая, хорошо полируется, применяется для облицовки и поделок. Мелкои среднезернистые разновидности диоритов обладают большой морозостойкостью. При выветривании диориты приобретают зеленовато-серую окраску и становятся мало пригодными для строительных целей.

Излившимися аналогами диоритов являются порфириты и андезиты. В минеральном отношении они сходны с диоритом. Структура обычно порфировая, основная масса стекловатая. Вкрапленники представлены плагиоклазами, реже роговой обманкой, авгитом и биотитом (рисунок 5).

Андезиты имеют серую или бурую окраску, дают плитчатую или столбчатую отдельность. Объемный вес 2700—3100 кг/м3, прочность 140—250 МПа. Порфириты плотнее андезитов. За счет некоторой выветрелости и появления вторичных минералов (хлорита и др.) окрашены в зеленоватые цвета. Объемный вес 2500—3000 кг/м3, прочность 160—250 МПа. Используется как стеновой и кислотоупорный материал, поделочный камень.

Рисунок 5 — Порфировая структура излившейся породы порфирита (пришлифовка)

Сиениты — полнокристаллические мелкои среднезернистые глубинные породы, в которых содержатся щелочи. Окраска розовая, красная, светло-серая. Основной минерал — ортоклаз или микроклин и плагиоклаз. Кварц обычно отсутствует, до 15% занимают роговая обманка, авгит, иногда биотит. Текстура массивная, однородная. Объемный вес 2600—2800 кг/м3, прочность 120—180 МПа. Из-за отсутствия кварца сиениты хорошо полируются и обрабатываются. Применяются для тех же целей, что и граниты.

Излившимися аналогами сиенита являются ортоклазовые (безкварцевые) порфириты и трахиты. В минеральном отношении они сходны с сиенитами. Обладают порфировой мелкопористой структурой, где основная масса стекловатая и вкрапленники представлены полевыми шпатами. Трахиты имеют белую, серую, желтоватую окраску. Шероховаты на ощупь. Объемный вес 2200—2600 кг/м3, прочность 60—70 МПа. Легко выветриваются с переходом в глину. Порфиры обладают более темной окраской.

4.3 Основные породы В эту группу входит глубинная порода габбро и ее излившиеся аналоги — диабаз (древняя порода) и базальт (молодая порода).

Габбро представляет собой полнокристаллическую среднеи крупнозернистую породу от темно-серой до черной окраски. В состав габбро входят полевой шпат типа лабрадора и авгит. Присутствуют также ортоклаз, роговая обманка, оливин и др. Габбро, состоящее из одного лабрадора, называется лабрадоритом. Текстура массивная, реже полосчатая. Объемный вес 2900— 3100 кг/м3, прочность от 80 до 360 МПа. Порода вязкая, очень плотная, трудно поддается разработке, является ценным декоративным и строительным камнем, особенно для гидротехнических сооружений, облицовочным материалом.

Базальты и диабазы в минеральном отношении аналогичны габбро. Базальты представляют собой темные, почти черные породы. Плотные, иногда пористые, даже пузырчатые. Структура скрытокристаллическая или мелкокристаллическая. При порфировой структуре вкрапленниками являются оливин, авгит, реже полевой шпат. Объемный вес 3000—3300 кг/м3. Это самая прочная порода— 300—350 и даже 500 МПа с большой стойкостью к выветриванию. Базальт применяют как строительный камень, электроизоляционный и кислотоупорный материал. Широко используют в каменно-литейной промышленности для получения различных строительных изделий (облицовочные плитки, лестничные марши и др.) с прочностью до 1000 МПа. Диабазы отличаются от базальтов наличием вторичных хлоритовых минералов, что придает им зеленоватую окраску, хорошо полируются. Структура от мелкодо крупнозернистой. Объемный вес 2700—2900 кг/м3.

4.4 Ультраосновные породы Ультраосновные породы не содержат полевых шпатов и кварца. К ним относятся пироксениты, перидотиты и дуниты. Все эти породы глубинного происхождения.

Пироксениты — темно-зеленые, почти черные породы. Полнокристаллические, массивные. Сложены авгитом, иногда с примесью оливина. Объемный вес 3000—3400 кг/м3. Порода вязкая, обрабатывается с трудом.

Перидотиты — темно-серые, почти черные породы, среднеили крупнозернистые, массивные. Состоят из оливина, авгита и примеси других минералов. Объемный вес 3000—3400 кг/м3.

Дуниты — темно-зеленые или оливково-зеленые породы зернистой структуры, массивные. Основной минерал — оливин.

Ультраосновные породы на поверхности земли неустойчивы и легко поддаются выветриванию. Используются как строительный и поделочный камень. Дуниты — ценное сырье для изготовления огнеупорных кирпичей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В вышеприведенном реферате я рассмотрел и дал понятие магматическим горным породам, изучил характеристику по происхождению, размерам зерен в породах. Привел классификацию горных пород по их различным характеристикам (по химическому составу, т. е. по количеству двуокиси кремния в процентах). Мною были изучены основные представители магматических горных пород и даны их характеристики; так же рассмотрены строительные свойства этих горных пород.

1. В. П. Ананьев и В. И. Коробкин Инжинерная геология: учебник для строительных вузов. — М., «Высшая школа», 1973. — с. 23