Магматические, осадочные и метаморфические породы

Карналлит (MgCl2×KCl×6H2O). Откладывается в верхних частях соляных отложений. Хлористые соли калия и магния начинают выпадать при солености воды 32-35 ‰ и более. Используется в сельском хозяйстве и химической промышленности.

Сильвинит (KCl). Также откладывается в верхних частях соляных залежей. Применяется как удобрение и в химической промышленности. 

 

3.4. Сульфатные породы 

 

Эти породы образуют характерную группу химических осадочных пород, состоящих из сульфатных соединений натрия и кальция. К числу наиболее распространенных пород этого типа относятся гипсы ангидриты и мирабилиты.

Гипс (CaSO4×2H2O) и ангидрит (CaSO4). Эти породы откладываются в нижних горизонтах соляных залежей. Гипс и ангидрит начинают выпадать при солености воды 13-15‰, залежи образуют пласты до 100 и более метров. Используются в строительстве, химической, бумажной промышленности, в медицине и в сельском хозяйстве.

Мирабилит (Na2SO4×10H2O) - глауберова соль. Образуется в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря. Выпадает в зимнее время из воды при температуре ниже - 33°С. Образует пластовые залежи в верхних частях разреза. Используется в медицине, стекольном производстве и для изготовления соды. 

 

3.5. Кремнистые породы 

 

К кремнистым породам химического происхождения относятся гейзериты, кремнистые туфы (сланцы) холодных вод, яшмы и др. Яшмы и кремнистые сланцы обычно обладают скрытокристаллической или гелевой структурой. Текстуры бывают массивные и слоистые.

Яшмы - твердые, непрозрачные породы с раковистым изломом, состоящие из кремнезема (кварц, халцедон). Порода пестрая, полосчатая или пятнистая, окрашенная окислами марганца и железа в красный, желтый, коричневый и зеленый цвета. Используются как прекрасный поделочный материал. 

 

3.6. Фосфоритные породы 

 

Фосфоритные породы представляют собой различные осадочные горные породы (песчаники, глины, мергели), обогащенные фосфатами кальция. содержание P2O5 в фосфоритах составляет 12-40%. В качестве примесей в фосфоритах встречаются примеси кварца, кальцита, глауконита, остатки радиолярий, диатомий и др. Фосфориты образуются в морях, озерах и болотах. Морские пластовые и желваковые фосфориты выпадают в виде химического осадка на глубинах от 50 до 150 м и образуют залежи мощностью до 10-15 м (пластовые фосфориты хребта Каратау, Брянские желваковые фосфориты). Используются фосфориты для получения фосфорных удобрений. 

 

3.7. Органогенные породы 

 

Органогенные породы подразделяются на зоогенные - происхождение связано с деятельностью организмов и фитогенные - образованные растительным веществом (торф, уголь). Все породы, зоогенные и фитогенные в свою очередь делятся на три класса - карбонатные, кремнистые и углеродистые или каустоболиты. 

 

3.8. Карбонатные породы 

 

Известняк-ракушечник. Органогенные известняки состоят из известковых скелетов и остатков раковин животных и растений. В зависимости от преобладания остатков тех или иных организмов различают известняки криноидные (из скелетов морских лилий), фузулиновые (из корненожек - фузулин),нуммулитовые (раковины в виде монеты), мшанковые, коралловые и др. Известняки, состоящие из целых раковин, называются ракушечниками, а из битых раковин - детритусовыми известняками. Структура известняков микрозернистая, оолитовая и может быть обломочная, текстура чаще пористая. Они имеют значительную прочность и используются как строительный материал. Распространены известняки в самых различных условиях. известны пресноводные известняки, но преобладают морские известняки (Крым, Черное море, Азовское море).

Мел. К органическим известнякам относится и мел, состоящий на 96-99% из мелких частиц порошкового кальцита, панцирей микроскопических морских водорослей и мельчайших раковин фораминифер. Это однородная белая слабосцементированная порода. Имеет землистую структуру. Вскипает сHCl. Твердость меньше 1. Используется в стекольной, резиновой, бумажной промышленности; при производстве цемента, сахара, соды; а также при известковании почв в сельском хозяйстве. 

 

3.9. Кремнистые породы 

 

Кремнистые породы органогенного происхождения состоят преимущественно из кремнезема. К ним относятся диатомиты, трепелы и опоки.

Диатомиты состоят из рыхлых или сцементированных опаловых микроскопических скелетов диатомовых водорослей, которые в трепелах обычно разрушены. Это белые или желтоватые пористые мягкие и легкие породы с объемной массой от 0,4 до 1,4. Диатомиты жадно поглощают воду. Обладают хорошей тепло- и звукоизоляцией. Применяются также для очисти сахарных сиропов, минеральных и растительных масел. Встречаются в Поволжье, в Самарской, Калужской и Смоленской областях.

Трепел состоит из микроскопических округлых зерен опала (0,01-0,001 мм) с небольшой примесью скорлупок диатомовых водорослей и остатков кремнистых скелетов радиолярий и губок. Существует мнение, что это измененные диатомиты, так как очень на них похожи. Цвет породы белый, желтый, бурый, светло- и темно-серый. Порода легкая, жадно поглощает воду. Огнеупорен, хороший тепло- и звукоизолятор. Залегает обычно в отложениях нижнемелового периода в Белоруссии, в Калужской и Смоленской областях.

Опока представлена твердыми пористыми образованиями сложенными тонкозернистым опалом (до 90 %), часто с примесью створок диатомий, радиолярий, игл губок. Опоки окрашены обычно в темный цвет, но при выветривании светлеют и становятся белыми и серыми. Напоминают трепел, но обычно более твердые и при ударе раскалываются с характерным звенящим звуком. Излом раковистый, твердость 3-5. прочность при сжатии 30-50 МПа. Породы имеют пористую текстуру и очень морозостойкие. Возможно, что по происхождению опоки являются измененными трепелами и диатомитами. Залегают в меловых отложениях Нижнего и Среднего Поволжья.  

 

3.10. Каустобиолиты 

 

Углеродистыми породами или каустобиолитами называются горючие ископаемые горные породы органического происхождения (греч. каустикос - горючий, биос - жизнь, литос - камень). К каустобиолитам относятся: торф, ископаемые угли, горючие сланцы, нефть и продукты ее преобразования (битум, асфальт, озокерит), а также горючие газы.

Процесс образования торфа из органических остатков происходит в течение тысячелетий, а образование углей из торфа растягивается на миллионы лет. Из остатков тканей высших растений образуются гумусовые угли (лат. гумус - земля), а из остатков животных и растительных организмов - сапропелевые угли (греч. сапрос - гнилой, пелос - ил; гнилой ил).

Торф образуется из перегнивших и обуглившихся растительных остатков, содержащих 35-59 % углерода, в условиях избыточной влажности и затрудненного доступа воздуха. Порода рыхлая, коричневого, коричнево-бурого и черного цвета. Сохраняет явные признаки растительных остатков. Структура землистая, текстура слоистая.

Используется торф как топливо и органическое удобрение. Из него получают горючие газы и аммиак.

Бурый уголь - плотная темно-бурая порода, содержащая около 70% углерода. Это промежуточное образование между торфом и каменным углем. Бурый уголь имеет бурую черту, землистый, реже раковистый излом и небольшую (около 1) твердость. Используется в основном как топливо.

Каменный уголь. Черная слоистая порода с содержанием углерода до 85%. Каменный уголь очень хрупкий, твердость 1-2,5. Блеск жирный, излом раковистый. Используется как топливо.

Антрацит. Образуется из бурых углей. Каменный уголь получается из бурого угля при повышенном давлении и температуре 300-325°С, а антрацит при повышении температуры до 500°С. Это тяжелые (плотность 1,4-1,7) черные, часто с сероватым оттенком, с сильным металлическим блеском угли, с содержанием углерода до 95%. Твердость около 3, с достаточно высокой прочностью. Залегает часто пластами, используется как топливо и для получения коксующихся углей в металлургии.

Горючие сланцы. Это сланцевые или мергелистые породы темно-серого цвета, содержащие битум и ил, а также примеси. Имеют меньшую теплотворную способность, чем угли. Используются как топливо, а также для перегонки на масла и газ.

Нефть. Маслянистая жидкость от беловато-желтого до темно-коричневого цвета, состоящая из смеси жидких и газообразных углеводородов. Нефть образуется из сапропели при полном разложении органического вещества, происходящего в условиях наиболее затруднительного доступа кислорода. Залегает нефть в пористых или трещиноватых породах (пески, песчаники, известняки), заключенных среди непроницаемых (чаще глинистых) слоев. Это основной энергетический продукт, значение которого трудно переоценить.

Битуминозные породы - с рассеянной в них нефтью, по большей части находящейся в окисленном (сгущенном) виде. Порода темного цвета с запахом битума, который усиливается при ударе. Часто накопление битумов происходит с отложением илов, в результате образуются горючие сланцы.

Озокерит - горный воск, является продуктом полимеризации и уплотнения нефти. Элементарный состав близок к составу парафина. Порода мягкая, пластичная, от желтого до темно-бурого цвета. Температура плавления от 50 до 80°С. Применяется в медицине.

Асфальт - порода более твердая, вязкая, почти черного цвета. Состоит из смеси масел, смол и асфальтов. Температура размягчения от 20-30 до 80-100°С. Состоит из углерода (80-85%) и водорода (9-10%). Применяется в дорожном строительстве. 

 

4. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ 

 

Метаморфические горные породы возникают в глубоких зонах земной коры («метаморфо» по-гречески - преобразуюсь, превращаюсь) путем преобразования магматических и осадочных пород под влиянием высоких температур и давлений, вследствие чего порода теряет первоначальный облик и приобретает новые особенности. Это выражается в изменении минералогического и химического состава пород, их структуры, текстуры и происходит обычно в твердом состоянии без расплавления пород.

В зависимости от ведущих факторов, таких как высокая температура и большое давление выделяют несколько типов метаморфизма.

1. Региональный метаморфизм протекает на больших глубинах, захватывает огромные площади и вызывается высокой температурой и большим гидростатическим давлением. При этом образуются филлиты, различные сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор и др.

2. Контактовый метаморфизм происходит под действием высоких температур на контакте горных пород с очагами внедряющейся расплавленной магмы. При этом происходит изменение структуры и текстуры пород и часто их состава. В результате контактового метаморфизма возникают роговики - плотные мелкозернистые породы массивной текстуры, серого, розово-серого и черного цветов.

3. Динамометаморфизм наблюдается при действии направленного давления, связанного с тектоническими движениями земной коры. При этом может повышаться и температура. В результате динамометаморфизма породы подвергаются дроблению и механическому перемещению минеральных зерен без преобразования их состава. Характерными породами являются тектонические брекчии, состоящие из сцементированных угловатых обломков и милониты - тонкоперетертая плотная рассланцованная порода.

4. Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм связан с привносом в породу новых химических элементов газами и горячими водными растворами, поднимающимися из очага магмы. Они вызывают изменение химического и минералогического состава пород. Характерными породами этого вида метаморфизма являются скарны - контактно-метасоматические образования. Состоят из пироксенов, плагиоклазов и гранат, а также рудных минералов.

В состав метаморфических горных пород входят минералы устойчивые в условиях высокого давления и температуры. К ним относятся минералы магматического происхождения: кварц, полевые шпаты, плагиоклазы, мусковит, биотит, роговая обманка, магнетит, гематит и минерал осадочного происхождения кальцит. Кроме этого в состав метаморфических пород входят минералы метаморфического происхождения: графит, тальк, хлориты, актинолит, эпидот, силлимонит и др.

Структура метаморфических пород обычно кристаллическая, чаще мелкозернистая. Наиболее характерна для них листоватая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая.

Из текстур среди метаморфических пород наиболее часто встречается:

1. Сланцеватая. Таблитчатые, чешуйчатые, игольчатые кристаллы располагаются параллельно друг другу (сланцы);

2. Полосчатая. Полосы разной толщины и различного минерального состава чередуются друг с другом (гнейсы).

Встречаются породы с массивной текстурой (кварцит, мрамор), очковой (округлые пятна) и плойчатой (гофрированной).

В строительном деле наибольшее значение имеют метаморфические породы, полученные в результате регионального метаморфизма.

Кварциты - кварцевые песчаники, превращенные в результате регионального метаморфизма в монолитную скалистую породу. Кварциты имеют мелкозернистую структуру и массивную текстуру. Устойчивы против выветривания и очень прочны - до 400 МПа. Особого внимания заслуживают железистые кварциты, в которых к кварцу присоединяются гематит или магнетит. Цвет белый, серый, розовый.

Используются как сырье для огнеупорного кирпича - динаса, бутового камня, а также в качестве щебня. Добываются на Алтае и в Карелии.

Мрамор. Образуется при региональном метаморфизме известняков и мела. Цвет белый, серый, голубой, розовый. Метаморфизм мергелей приводит к образованию цветных, полосчатых, пятнистых мраморов. При перекристаллизации доломитов образуются доломитовые мраморы желтого цвета. Структура у мраморов полнокристаллическая, мелко-, средне- и крупнозернистая, текстура массивная. Прочность в зависимости от исходной породы имеет широкие пределы от 80 до 300 МПа. Хорошо обрабатывается. Особенно ценится чистый белый мрамор.

Используется для изготовления скульптур, архитектурных деталей (колонн, капителей), облицовочной плитки и в качестве электроизоляционного материала. Добывается на Урале, в Крыму и в Карелии.

Сланцы. К этому виду метаморфических пород относятся глинистые сланцы; кровельные сланцы; хлоритовые, слюдяные, тальковые сланцы. В состав кристаллических сланцев входят мусковит, биотит, кварц, гранаты, графит, хлорит и другие минералы. Цвет их обусловлен окраской преобладающих минералов, а иногда связан с наличием таких примесей, как графит и гематит. Сланцы имеют полнокристаллическую структуру, ярко-выраженную сланцеватую или плойчатую текстуру и шелковистый блеск.