Горные породы их происхождение и классификация

Земную кору слагают горные породы, т. е. природные тела, образованные отдельными минералами или их соединениями. Горные породы, состоящие из одного минерала, называются мономинеральными, а из нескольких — полиминеральными. И тем н другим присущ двойственный характер. С одной стороны, это минералы или минеральные соединения, у которых изучают структуру, химический и минералогический составы и физические свойства, с другой — это геологические тела, образовавшие земную кору, и у них соответственно изучают формы залегания, трещиноватость, явления выветривания и др.

Известно около тысячи видов горных пород, из которых более широкое распространение имеют полиминеральные породы, например гранит, состоящий из полевого шпата, слюды и кварца. К мономинеральным породам относятся кварцит, состоящий из одного минерала кварца, и мрамор — из одного минерала кальцита. Здесь имеются в виду главные минералы с преобладающим удельным весом в общем составе горной породы. Незначительные примеси других минералов, например слюды и хлорита в кварците или доломита, магния и марганца в мраморе, при этом не учитываются.

Минералогический и химический составы, структуру, распространение, классификацию и условия образования горных пород изучает наука петрография. Название ее происходит от греческих слов «петра» — скала, камень и «графо» — пишу, что в буквальном переводе означает — описание камня.

Согласно данным петрографов, все горные породы в зависимости от условий образования делятся на три группы: первичные, или изверженные, вторичные, или осадочные, и видоизмененные, или метаморфические. Изверженные породы называют также магматическими. Распределение указанных пород в земной коре следующее: 95% общего объема земной коры — изверженные породы, 4%—метаморфические, 1%—осадочные.
В своей основе все группы горных пород образовались из магмы, которая возникает в недрах земли в виде сложного силикатного расплава, насыщенного газами и парами воды. Магма — слово греческое и в переводе означает месиво, или тесто.

Первичные породы образуются из магмы непосредственно и в зависимости от условий ее остывания делятся на глубинные, или интрузивные, и на излившиеся, или эффузивные, горные породы. Естественно, что излившиеся породы являются аналогами глубинных. Эти названия произошли от соответствующих латинских слов «интрузно» — внедрение и «эффузио» — излияние.

Глубинные породы зарождаются из расплавленной магмы, которая, прорываясь по трещинам земной коры, застывает в ее недрах в условиях высокого давления и постепенного понижения температуры. В этом случае все составные части магмы успевают выкристаллизоваться, а сами кристаллы достигают значительных размеров. В результате образуются плотные породы с полнокристаллической структурой типа гранита, залегающие крупными массивами.

Излившиеся породы формируются на поверхности земли при извержении магмы, когда она теряет газы и переходит в лаву в условиях низкого давления и резкого понижения температуры. В этом случае составные части магмы не успевают полностью кристаллизоваться. В результате образуются породы с обилием аморфного стекла, часто с большой пористостью, например базальт. В целом структура излившихся пород носит название порфировой и характеризуется вкраплением сравнительно крупных кристаллов в плотную основную массу породы. В случае, когда ни один минерал не успевает кристаллизоваться, порода целиком состоит из некристаллического стекловатого вещества и структура ее соответственно называется стекловатой. Ее имеют так называемые вулканические стекла — пемза, обсидиан, кремний н вермикулит.

Кроме деления изверженных пород на глубинные и излившиеся, их можно классифицировать также по степени насыщения кремнеземом—двуокисью кремния SiC>2, согласно табл. 2. Приведенная классификация имеет большое практическое значение. С уменьшением содержания SiOj увеличивается плотность пород, понижается их температура плавления, окраска изменяется от светлой до темной, породы легче поддаются обработке. И, наоборот, при высоком содержании в магме Si02 она выпадает в виде зерен кварца — очень твердого минерала, что значительно затрудняет обработку породы.

Вторичные, или осадочные, породы образовались в результате разрушения первичных горных пород выветриванием, а также из продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов, населяющих большие водные бассейны.

Осадочные горные породы в зависимости от происхождения принято подразделять па механические, или обломочные, отложения, химические осадки и органогенные породы. Механические отложения, в свою очередь, делятся на рыхлые и сцементированные. Грубые обломки принято также разделять на угловатые и окатанные.
К механическим отложениям, кроме того, относят в виде самостоятельной группы сцементированные накопления вулканического происхождения, которые называют пирокластическими, т. е. в буквальном переводе огнеинообломочными породами.

Классификация изверженных пород

Обломочные рыхлые угловатые — глыбы, щебень, дресва, песок, супесь, суглинок и глина.

Рыхлые окатанные — валуны, галька, гравий.

Сцементированные — песчаники, брекчии, конгломераты. Песчаники образуются в результате цементации песков, брекчии — угловатых обломков, а конгломераты — окатанных обломков.

К пирокластическим породам относят вулканические пеплы и туфы.

К химическим осадкам относятся различные известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс. Общая особенность перечисленных пород — растворимость в воде, пустотность, трещиноватость.

Органогенные породы — диатомит, трепел, опока и др.

Видоизмененные, или метаморфические, горные породы образовались в результате воздействия внутренних геологических сил (высокой температуры, давления и химических процессов)

Рис. 1. Генетическая классификация горных пород

на первичные — изверженные и на вторичные — осадочные породы.
Видоизмененные породы разделяются на массивные, и ли зернистые (кварцит и мрамор), и сланцеватые—гнейсы и сланцы различного минерального состава.
Генетическая классификация горных пород, имеющих наибольшее применение в строительстве, приведена на рис. 1.