Осадочные горные породы

Осадочные горные породы образовались при осаждении веществ из какой-либо среды, главным образом водной. Осаждение происходило периодами в виде отдельных слоев и пластов. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на три группы: химические, органогенные и механические.

Химические осадки представляют собой горные породы, образовавшиеся при осаждении минеральных веществ из водных растворов с последующим их уплотнением и цементацией, например, гипс, ангидрит, известковые туфы.

Органогенные породы образовались в результате отложения остатков некоторых водорослей и животных организмов с последующим их уплотнением и цементацией. К органогенным породам относят, например, большинство известняков, мел, диатомиты.

Механические отложения (обломочные породы) образовались в результате осаждения или накопления рыхлых продуктов при физическом и химическом распаде горных пород. Часть из них подвергалась в дальнейшем цементированию глинистым веществом, железистыми соединениями, карбонатами или другими углеродными цементами, образуя цементированные осадочные породы — конгломераты, брекчии .

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате более или менее глубокого преобразования изверженных или осадочных горных пород под влиянием высоких температуры и давления, а иногда и химических воздействий. В этих условиях может происходить перекристаллизация минералов без их плавления; получающиеся при этом породы обычно более плотны, чем исходные осадочные. В процессе метаморфизма происходило изменение структуры горных пород. В большинстве случаев метаморфические породы отличаются сланцеватой структурой.

Осадочные горные породы, как отмечалось выше, образовались в результате осаждения солей в высыхающих водоемах — химические осадки, скопления остатков растительного и животного мира — органогенные, а также в результате разрушения массивных горных пород магматического или осадочного происхождения — обломочные.

К химическим осадкам относят гипс, ангидрит, магнезит, доломит и известковые туфы.

Гипс — горная порода, состоящая из минерала того же названия. Гипс применяют для производства воздушного вяжущего — строительного гипса, а также в качестве облицовочного материала внутренних частей зданий в виде искусственного мрамора .

Ангидрит состоит из одноименного минерала — ангидрита CaSO4. Применяют его в качестве облицовочного материала, а также сырья для производства ангидритового цемента.

Магнезит состоит из минерала того же названия — магнезита MgCO3. Иногда он содержит примеси углекислых кальция и железа. Твердость магнезита — 3,5 — 4,0; цвет белый, от желтоватого до бурого. Применяют магнезит в качестве сырья для производства воздушного вяжущего — каустического магнезита и огнеупорных материалов.

Доломит состоит в основном из минерала доломита CaCO3∙MgCO3 с примесями глинистого, железистого, кремнистого и других веществ. Цвет серый, от желтоватого до бурого. Структура зернистая. По свойствам доломиты близки к плотным известнякам, иногда они обладают и более высокими, чем известняки, механическими свойствами. Применяют доломит для производства щебня, изготовления облицовочных плит, огнеупоров и вяжущих материалов.

Известковые туфы образовались при выделении СаСО3 из кислого углекислого кальция, растворенного в воде. Очень пористые известковые туфы используют как сырье для получения извести, а плотные с мелкими равномерно расположенными порами туфы применяют в виде штучных камней для кладки стен и в качестве щебня для легких бетонов.

К органогенным породам относятся различные карбонатные и кремнистые породы. Для строительных целей используют известняки, известняки-ракушечники, мел, диатомиты и трепелы.

Известняк образовался в водных бассейнах из остатков животного и растительного мира (или как продукт химических осадков). Рыхлые скопления раковин и их осколков скреплялись углекислым кальцием. Известняк состоит в основном из минерала кальцита СаСО3 и примесей глины, доломита, кварца и др. Плотность известняка 1700 — 2600 кг/м3, прочность при сжатии 10 — 100 МПа. Цвет белый, от желтоватого до бурого. Известняк используют для производства щебня, облицовочных плит и архитектурных деталей, а также для производства извести и портландцемента.

Известняк-ракушечник — пористая горная порода, состоящая из раковин и их обломков, сцементированных известковым веществом. Плотность 900 — 2000 кг/м3, предел прочности при сжатии 0,4 — 15,0 МПа и более. Применяют для изготовления стеновых камней и блоков, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

Мел — землистая горная порода, состоящая почти из чистого карбоната кальция. В качестве примесей встречаются глинистые вещества и зерна кварца. Мел обладает высокой дисперсностью. Цвет его белый. Применяют в качестве белого пигмента, для приготовления замазки, а также при производстве-извести, портландцемента и стекла .

Диатомиты — слабо сцементированная, очень пористая кремнеземистая порода, состоящая из панцирей диатомовых водорослей и частично из скелетов животных организмов. Плотность — 400 — 1000 кг/м3, пористость — 60 — 70%.

Трепелы — очень легкая глиноподобная порода, содержащая аморфный кремнезем в виде, мельчайших шариков опала. Плотность — 500 — 1200 кг/м3, пористость — 60 — 70%, коэффициент теплопроводности 0,17 — 0,23 Вт/(м∙°С).

Применяют диатомиты и трепелы для изготовления теплоизоляционных материалов, легкого кирпича, а также в производстве гидравлических вяжущих в качестве активных минеральных добавок.

Механические отложения. В результате физического выветривания под влиянием воды и температуры горные породы распадались на глыбы, куски и мелкие частицы. Продукты разрушения переносились ветром и особенно водными потоками на различные расстояния и оседали. Так образовались глины, песок, щебень и гравий из массивных горных пород.

Химическое выветривание проявлялось в результате взаимодействия составных частей горных пород с различными веществами, находящимися в атмосфере. Так, полевой шпат (ортоклаз) под действием воды и углекислоты (находящейся в воздухе) разрушался, образуя минерал каолинит.

К физическому и химическому выветриванию (разрушению) горных пород часто присоединяется еще биохимическое выветривание, являющееся результатом жизнедеятельности животных и растительных организмов. В результате выветривания горных пород образуются дисперсные частицы, зерна и крупные обломки; некоторые из них цементируются глиной, кальцитом или кремнеземом, образуя цементированные горные породы. В зависимости от крупности зерен и цементации их различают следующие виды механических отложений осадочных горных пород.

Песок — рыхлая смесь зерен различных пород крупностью 0,14 — 5,0 мм. В зависимости от условий образования пески бывают горные, речные, морские, дюнные, барханные и др. Применяют для приготовления бетонов и растворов.

Гравий — окатанной формы зерна крупностью 5 — 70 мм. Применяют в качестве заполнителя для бетонов.

Песчаники — горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированная глинистым, кремнеземистым или известковым веществом. Прочность песчаника зависит от вида цементирующего вещества, крупности и формы сцементированных зерен. Наиболее прочные кремнеземистые песчаники имеют предел прочности при сжатии 200 МПа и более. Используют песчаники в качестве щебня для бетона, облицовки опор мостов и зданий, для дорожных покрытий, так как они имеют высокие морозостойкость и прочность при истирании.

Конгломераты и брекчии. Горная порода, состоящая из сцементированных зерен щебня, называется брекчией, а из сцементированных зерен гравия — конгломератом. Конгломераты и брекчии используют в качестве щебня для бетонов, штучного камня и облицовочных плит.