Осадочные горные породы механического происхождения

Горные породы - скопление минеральных масс, состоящих из одного или нескольких минералов. Например, гранит состоит из трех минералов - полевых шпатов, кварца и слюды, а известняк - из одного кальцита. Процентное содержание минералов в горной породе определяет ее состав. Форма, размеры и взаимное расположение минералов в горной породе обусловливают ее структуру. Минералогический состав и структура, в свою очередь, определяют свойства горной породы.

Минералом-называют однородное по составу, строению и свойствам твердое тело, образовавшееся в результате сложных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Горные породы, состоящие из одного минерала, называются мономинеральными, из нескольких минералов - полиминеральными. Содержащиеся в составе горных пород минералы разделяют на породообразующие и второстепенные. Первые, примерно 40...50 минералов, участвуют в образовании горных пород и обусловливают их свойства; вторые встречаются в них только в виде примесей. Основными породообразующими минералами являются кремнезем, алюмосиликаты, карбонаты и сульфаты. По происхождению горные породы делятся на магматические (изверженные), осадочные и метаморфические (видоизмененные). Осадочные составляют 10% земной коры, но занимают более 75% площади земной поверхности. Осадочные породыобразовались в результате разрушения горных пород (механические отложения) и биологического (органогенные породы) или химического (химические осадки) преобразования природного минерального сырья. Осадочные породы служат основаниями и средой для различных сооружений и повсеместно доступны в качестве строительных материалов. По условиям образования осадочные породы делятся на три группы: органогенные, обломочные и химические.

Породы обломочного (механического) происхождения является продуктами механического разрушения каких-либо материнских пород и сложены преимущественно обломками устойчивых к выветриванию минералов и пород.

Под действием природных факторов (вода, попеременное замораживание-оттаивание, нагрев и охлаждение, ветер, углекислый газ и др) массивные горные породы разрушаются, образуя рыхлые механические отложения - глину, песок, гравий. Возможна природная цементация песка и гравия; в этом случае образуются песчаники и брекчии. Цементирующим веществом в них могут быть: углекислый кальций (карбонатные песчаники), оксиды железа (железистые песчаники) или гидроксид кремния (кремнистые песчаники), проникающие в песок вместе с подпочвенными водами.

Песчаники (сцементированные зерна кварца) применяют для устройства полов промышленных зданий, тротуаров и в качестве заполнителя для бетонов. Конгломераты (сцементированные зерна гравия) и брекчии (сцементированные зерна щебня) имеют плотность от 1500 до 2900 кг/м³, прочность от 5 до 160 МПа и применяются в основном в качестве заполнителя для бетонов. Органогенные породы образуются в результате отложения отмерших организмов (ракушек, рачков и др.). К этим породам относятся широко распространенные в природе известняки, известняки-ракушечники, мел, состоящие в основном из карбоната кальция СаСО₃. Реже встречаются породы, состоящие из аморфного кремнезема SiO₂, - диатомиты и трепелы.

Известняк - одна из основных горных пород, используемых в строительстве. Плотность плотных известняков составляет 2000...2400 кг/м³, а известняков-ракушечников - менее 1800 кг/м³. Плотные известняки довольно прочные (R_сж = 20...50 МПа) и достаточно морозостойкие. Из них получают щебень для бетона Благодаря светлой окраске (белой, светло-серой), известняки применяют для облицовки внутри зданий. Твердость известняков невелика, и они хорошо поддаются обработке. Из известняков выпиливают камни для кладки стен. Все виды известняков используются для получения основных вяжущих веществ - цемента и извести.

Мел состоит из мельчайших остатков раковин простейших организмов и отличается от известняков более пористой структурой. Он имеет белый цвет, используется для приготовления красок, замазок и при производстве извести и цемента. В Беларуси разведано 33 месторождения мела с общими запасами 238,8 млн. т.

Мергель - это сцементированная механическая смесь глины (25...50 %) и известняка (25...75 %). Средняя их плотность составляет 1900...2500 кг/м³, а предел прочности при сжатии - 60 МПа. Мергель используется как сырье для производства цемента. Запасами карбонатного сырья для производства цемента Беларусь обеспечена на длительную перспективу.

Диатомиты и трепелы образовались из панцирей диатомитовых водорослей с тонкой прочной кремниевой оболочкой. Это - белые или светлоокрашенные пористые породы плотностью 500... 1300 кг/м³ с большим содержанием кремнезема в аморфном состоянии. Они применяются в качестве активной минеральной добавки к цементам и как заполнители для бетонов. В результате химических процессов - растворения минеральных веществ и последующего выпадения твердых веществ из растворов - образовались химические осадочные горные породы. Из таких осадочных пород в строительстве используют природный гипс, доломит, магнезит.

Гипс - плотная горная порода (средняя плотность - 2200 кг/м, прочность при сжатии - 60...80 МПа). Он состоит из минерала того же названия - CaSO₄2Н₂О. Основное применение - сырье для производства гипсовых вяжущих веществ.

Доломит - плотная горная порода, состоящая из минерала доломита СаСО₃МgСО₃.Он используется как облицовочный материал и заполнитель для бетона. В Беларуси на территории Витебской и Могилевской областей выявлено около 30 месторождений доломитов. Их общие разведанные запасы составляют 901879 тыс. т.

Магнезит состоит из минерала магнезита MgCO₃. Он имеет кристаллическое, а иногда и аморфное строение. Магнезит применяется для изготовления магнезиальных вяжущих и огнеупорных изделий.