Магматические породы

Содержание

1.      Содержание………………………………………………………………………2

2.      Введение………………………………………………………………………….3

3.      Породообразующие минералы……………………………………………….4

4.      Глубинные (интрузивные) горные породы………………………………….6

5.      Излившиеся (эффузивные) горные породы………………………………..9

6.      Строительные материалы, получаемые из магматических пород……13

7.      Список использованной литературы……………………………………….18

Образование магматических пород тесно связано со сложнейшими проблемами происхождения магм и строения Земли. Согласно совре­менным представлениям Земля имеет концентрически-зональное строение и состоит из ядра, промежуточной оболочки (или мантии) и внешней оболочки - коры. Последняя, в свою очередь имеет три слоя: нижний - базальтовый, выше него - гранитный и верхний - тонкий чехол осадочных пород (рис.1).

Рис.1 Схема строения земной коры.

1 - осадочный чехол; 2 – гранитный слой; 3 – базальтовый слой; 4- верхняя мантия перидотитового состава; 5 – верхняя мантия эклогитового (гранито-пироксенового) состава; обведенные цифры  – средние толщины слоя (км)

Главной составляющей частью изверженных пород является кремнезем (SiO2), в зависимости от содержания которого (в сво­бодном и химически связном состоянии), эти породы разделяются на кислые (>65% SiO2), средние (-66-65% SiO2) и основные (<65% SiO2).

Базальтовый слой коры состоит из пород основного соста­ва. В пределах океанов верхняя его часть доступна непосредст­венному изучению; мощность базальтового слоя под океанами не превышает 5-6 км, тогда как в пределах континентов она достига­ет 40 км. Гранитный слой состоит преимущественно из пород кислого состава и различных метаморфических пород. Этот слой развит в пределах континентов и континентальных скло­нов. Мощность его колеблется от 10 км в пределах платформ до 30 км в складчатых областях. Общая мощность земной коры на платформах составляет 30-40 км, в складчатых зонах достигает 30-70 км. В зависимости от условий образования выделяют две основ­ные группы магматических пород - глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные). Глубинные - это породы, образовав­шиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре. Излившиеся породы образовались при вулканической деятельно­сти, излиянии магмы из глубин и затвердении на поверхности. Обломочные породы образовались при быстром охлаждении ла­вы.

Породообразующие минералы

Основными породообразующими минералами магматических пород являются: кварц (и его разновидности); полевые шпаты; железисто-магнезиальные силикаты.

Все эти минералы отличаются друг от друга по свойствам, по­этому преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способ­ность к обработке (к полировке, шлифовке и т.п.).

Кварц, состоящий из кремнезема (диоксида кремня SiO2) в кри­сталлической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает: исключительно высокой прочностью при сжатии (до 2000 МПа) и высокой для хрупких материалов прочностью при растяжении (около 100 МПа); высокой твердо­стью, уступающей только твердости топаза, корунда и алмаза; весьма высокой кислотостойкостью и вообще химической стой­костью при обычной температуре; из кислот на него действует фтористо-водородная кислота и горячая фосфорная; едкие и уг­лекислые щелочи вступают во взаимодействие с кварцем при по­вышенной температуре; высокой огнеупорностью - плавится при температуре 1700°С. Цвет кварца чаще всего встречается молочно-белый, серый.

Благодаря высокой прочности и химической стойкости кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит (например, при разрушении гранитов). Поэтому является также одним из самых важных ми­нералов и в осадочных породах (в песчаниках и кварцевых пес­ках).

Полевые шпаты - это самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой, так же как и кварц, светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т.п.). Главными разновидно­стями полевых шпатов являются ортоклаз и плагиоклазы.

  Ортоклаз - К20·Аl2О3·6SiO2 или K[AlSi3O8] (по-гречески "прямораскалывающийся") характеризуется следующими свойствами: угол между спайностями 90°, твердость - 6-6,5, плотность 2,57 г/см3, плавится при 1170°С, полное расплавление при 1450°С. Встречаются в кислых (гранит) и средних (сиенит) по кислотности магматических породах.

Плагиоклазы (по гречески "косораскалывающийся") образуют изоморфный ряд от альбита Na20·Al203·6Si02 - или Nа[АlSi3O8], входящего в состав кислых пород, до анортита - CaO·Al2O3·2Si02 или Ca[Al2Si2O8], характерного для основных пород (габбро, ба­зальт и др.)

По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значитель­но меньшей прочностью (120-170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах (главным образом, в виде полевошпатовых песков). Выветривание полевых шпатов происходит под влиянием воды, содержащей углекисло­ту. Результатом выветривания является новый минерал - каоли­нит (важнейшая часть самой распространенной осадочной поро­ды - глины).

К цветным (темноокрашенным) минералам, встречающимся в магматических породах, относятся железисто-магнезиальные и магнезиальные силикаты и некоторые алюмосиликаты.

В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее рас­пространены оливин, пироксены (например, авгит), амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего замещающие оливин - серпен­тин, хризотил - асбест.

    В группе алюмосиликатов наиболее распространены слюды:

обыкновенные - мусковит (почти бесцветный), флогопит и биотит (темного цвета); гидрослюды - гидромусковит, гидробиотит. Твердость слюд 2-3.

Все вышеперечисленные минералы, за исключением мусковита и гидромусковита, отличаются от кварца и полевых шпатов тем­ной окраской (зеленого, темно-зеленого, иногда черного цвета). Характерными свойствами цветных минералов (за исключением слюд) являются высокая прочность и вязкость, а также повышен­ная плотность по сравнению с другими минералами, которые входят в состав магматических пород. Увеличение содержания цветных минералов (за исключением алюмосиликатов) придает породам высокую прочность, вязкость и стойкость против вывет­ривания.

Водные алюмосиликаты (слюды) являются нежелательной со­ставной частью пород. Они понижают прочность пород, ускоря­ют их выветривание и затрудняют шлифовку и полировку, так как в результате совершенной спайности слюды весьма легко раз­деляются на очень тонкие пластинки. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Бетоны и строи­тельные растворы на песке со значительным содержанием слюды обладают пониженной морозостойкостью.

Для специальных отделочных штукатурок в растворы иногда намеренно вводят слюду в целях достижения определенного ху­дожественного эффекта.

Глубинные (интрузивные) горные породы

Магматические породы, образующиеся в различной геологи­ческой обстановке, отличаются специфическими признаками, к которым прежде всего относятся форма магматических тел и их взаимоотношения с вмещающими породами.

Особенности строения горных пород, зависящие от условий образования, выражаются в структурных и текстурных призна­ках.

Структура определяется степенью кристалличности и разме­рами зерен, а также формой и взаимными отношениями состав­ных частей породы.

При медленном остывании магмы в глубинных условиях воз­никают полнокристаллические структуры. По размерам зерен среди кристаллических пород выделяют:   крупнозернистые (средний размер зерен более 5 мм), среднезернистые (1-5 мм) и мелкозернистые (0,5-1 мм), а также равномернозернистые и неравномерно-зернистые структуры (рис. 2).

Рис. 2. Типы структур (схемы):

а) неравномернозернистая; б) равномернозернистая

Текстура - совокупность признаков, определяемых расположе­нием и распределением составных частей породы относительно друг друга в занимаемом ими пространстве. Подавляющее боль­шинство магматических пород характеризуется массивной тек­стурой.

Следствием медленного охлаждения магмы является ряд об­щих свойств для разных глубинных горных пород: весьма малая пористость и, следовательно, большая плотность и высокая прочность. Кроме того, в связи с очень малой пористостью эти породы обычно обладают весьма низким водопоглощением, мо­розостойкостью и сравнительно высокотеплопроводны. Обра­ботка таких пород из-за их высокой прочности затруднительна. Однако благодаря высокой плотности они хорошо полируются и шлифуются.

Средние показатели важнейших строительных свойств та­ких пород: прочность при сжатии - 100-300 МПа; плотность -2600-3000 кг/м3; водопоглощение - меньше 1% по объему; тепло­проводность - около 3 Вт/(м·°С).

Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом, отличающимся высоким содержанием кварца (25-30%), натриево-калиевых шпатов (35-40%) и плагиок­лаза (20-25%), обычно небольшим количеством слюды (5-10%) и отсутствием сульфидов. Граниты имеют высокую механическую прочность при сжатии - 120-250 МПа (иногда до 300 МПа). Со­противление растяжению, как у всех каменных материалов, отно­сительно невысокое и составляет лишь около 1/30-1/40 от сопро­тивления сжатию.

Необходимо отметить, что в каменных материалах вследствие хрупкости сравнительно легко могут появляться тонкие (волосные) местные трещинки - от взрывов при добыче, от ударов, рез­ких колебаний температуры и т.п. Эти трещинки оказывают сравнительно небольшое влияние на предел прочности при сжа­тии, но могут значительно понизить прочность на растяжение.

Одним из важнейших свойств гранитов является также малая пористость, не превышающая 1,5%, что обуславливает водопо­глощение около 0,5% (по объему). Поэтому морозостойкость их высокая. Огнестойкость гранита недостаточна, так как он рас­трескивается при температурах выше 600 °С вследствие поли­морфных превращений кварца. Гранит, так же как и большинст­во других плотных магматических пород, обладает высоким со­противлением истиранию.

Граниты весьма разнообразны по цвету, зависящему в основ­ном от окраски полевых шпатов, которые могут быть белыми, серыми, желтыми, розовыми, красными. Различные сочетания отдельных компонентов и изменение структуры обуславливают разнообразие цветов, оттенков и декоративного рисунка грани­тов, поэтому граниты являются прекрасным облицовочным де­коративным материалом. В связи с высокой прочностью на сжа­тие, морозостойкостью граниты применяют для защитной обли­цовки набережных, устоев мостов, цоколей зданий, а также в ка­честве щебня для высокопрочных и морозостойких бетонов. Кроме того, благодаря значительной кислотостойкости, граниты применяют в качестве кислотоупорной облицовки.

Страницы: 1, 2, 3