Происхождение и добыча горных пород

Страница 1

Изверженные горные породы образовались в результате застывания расплавленной магмы. Их структура и свойства зависят от условий, в которых остывала магма. Глубинные (интрузивные) изверженные породы, образовавшиеся при медленном остывании магмы, отличаются зернисто-кристаллической структурой, тогда как излившиеся (эффузивные) породы, образовавшиеся при сравнительно быстром остывании магмы на поверхности, застыли, не успев закристаллизоваться, и имеют стекловатую, скрытокристаллическую или порфировую (с кристаллическими вкраплениями) структуру.

По химическому составу изверженные породы подразделяются на кислые (Si02 более 65%), средние (55 . 65%) и основные (менее 55%). К кислым относятся граниты — глубинные породы зернисто-кристаллической структуры. Породообразующие минералы гранита: полевые шпаты (в основном ортоклаз) — до 70%, кварц (кристаллический кремнезем Si02) — более 20%, слюды (гидроалюмосиликаты: светлая калиевая слюда — мусковит, темная железисто-магнезиальная — биотит) и др.— около 5%. Из изверженных пород граниты наиболее широко используются для производства заполнителей.

Граниты имеют плотность 2600 . 2700 кг/м3, близкую к плотности составляющего их вещества, поскольку пористость гранитов мала. Водопоглощение обычно не превышает 0,5%. Предел прочности при сжатии, как правило, более 100 МПа, часто достигает 200 . 250 МПа. Прочность при растяжении примерно в 50 раз меньше. Цвет обычно красноватый или серый.

К средним изверженным породам относятся глубинные породы (диорит, сиенит) и их излившиеся аналоги (андезит, трахит). Последние весьма активно взаимодействуют со щелочами, поэтому возможности их применения в цементных бетонах ограничены. Они кислостойкие и применяются в качестве заполнителей в кислостойких бетонах на жидком стекле.

Диорит и сиенит отличаются от гранитов отсутствием кварца. Встречаются они реже. Преобладает зеленоватая окраска — темная у диорита, светлая у сиенита. Предел прочности при сжатии диорита — до 250 МПа, сиенита — до 180 МПа. Для производства заполнителей могут применяться наравне с гранитами.

К изверженным горным породам с малым содержанием кремнезема (основным) относятся глубинная порода габбро и излившиеся базальт и диабаз. Эти породы отличаются особо высокой прочностью (предел прочности при сжатии до 300 . 500 МПа) и большой плотностью (более 3000 кг/м3). Габбро — порода преимущественно крупнокристаллическая, базальт и диабаз — мелко или скрытокристаллические. Цвет этих пород — от серого до черного, иногда с зеленым оттенком. В значительных объемах используются для производства заполнителей.

Осадочные горные породы образовались в природе как результат разрушения первичных пород. Под действием воды, ветра, переменных температур, химической и биохимической коррозии горные породы постепенно разрушались, распадались, образуя материал для новых, вторичных отложений.

Обломочные осадочные породы образовали залежи песка и гравия—самых доступных, дешевых и широко применяемых заполнителей для бетонов. Это рыхлые породы, представляющие собой скопление обломков материнской горной породы, чаще всего зерен кварца как наиболее стойких (менее стойкие минералы горных пород, в частности гранитных, явились исходными реагентами для образования глинистых минералов).

Кварцевыми называют пески с содержанием кварца более 60% (нередко до 95%). Пески с содержанием зерен полевого шпата до 50% называют кварцево-полевошпатовыми, а при большем содержании таких зерен — полевошпатовыми.

Большинство эксплуатируемых месторождений песка и гравия аллювиального происхождения. Они образованы речными отложениями. Как известно, вода в зависимости от скорости течения может переносить более или менее крупные зерна горных пород. Когда при выходе в широкое русло или по иным причинам скорость потока уменьшается, из воды выпадают более крупные частицы горных пород, при дальнейшем уменьшении скорости течения воды выпадают в осадок и менее крупные песчинки; лишь пылеватые, илистые и глинистые частицы как более мелкие обычно уносятся водой и отлагаются в последнюю очередь. Таким образом, вода не только переносит и переотлагает залежи песка и гравия, но одновременно промывает и сортирует их. Зерна песка и гравия в речных (а также морских, озерных) отложениях имеют более или менее окатанную форму.

Песок и гравий горные (овражные) ледникового происхождения не отсортированы, залегают в виде песчано-гравийных смесей и часто загрязнены глинистыми примесями. Более окатанными являются обычно крупные зерна гравия, мелкие же зерна могут иметь шероховатую поверхность. Среди окатанных зерен много менее прочных карбонатных (из обломков известняков).

Эоловые залежи песков, образованные ветрами (дюнные, барханные и т. п.), в бетонах применяются ограниченно. Эти пески слишком мелки, а их зерна имеют очень гладкую, полированную поверхность, что ухудшает их сцепление с цементным камнем.