Процессы, происходящие при образовании магматических горных

Информация для исследователя: таблицы, шкалы, величины, инструменты
Правила форума
форум не для обсуждения

Модератор: Марк Пулий

Процессы, происходящие при образовании магматических горных

Сообщение #1  Mеханоид » 27 авг 2014, 07:47



Процессы, происходящие при образовании магматических горных пород, и их классификация. Магматические (первичные) горные породы образовались в результате извержения и остывания магмы (каменного расплава, находящегося в недрах земли). При остывании магмы внутри земной коры (рис. 4.1, а) образовавшаяся порода называется глубинной, или интрузивной. Если же порода произошла в результате остывания магмы, излившейся на поверхность (рис. 4.1, б), то она называется излившейся, или эффузивной.

Кроме этих двух групп пород, являющихся массивными, при выбрасывании лавы из вулканов в виде брызг образуются рыхлые вулканообломочные породы — вулканические пепел и песок. Эти породы могут быть сцементированы лавой.

Изображение

Рис. 4.1. Условия остывания магмы при образовании горных пород: а — глубинных; б — излившихся

Изображение

Минералогический состав магматических горных пород представлен четырьмя группами породообразующих минералов: кварцем; полевыми шпатами; слюдами; темноокрашенными минералами (табл. 4.1). Последние в отличие от светлых кварца и полевых шпатов являются всегда сильно окрашенными.

Кварц (кристаллический кремнезем — Si02) присутствует в породах в виде непрозрачных или слабо просвечивающихся зерен, имеющих стеклянный блеск и окрашенных в разнообразные цвета.

Кислоты, за исключением плавиковой, не действуют на кварц. Поэтому кварц почти не выветривается и его зерна являются конечным остатком от разрушения пород, его содержащих. В то время как остальные минералы превращаются в тончайшие продукты разрушения (глину), кварц образует песок.

Полевые шпаты — это группа минералов, обладающих близким химическим составом и физическими свойствами. Минералы этой группы характеризуются светлыми оттенками разнообразных цветов. От кварца они отличаются присущей им совершенной спайностью.

Полевые шпаты подразделяются на ортоклаз (прямо раскалывающийся) и плагиоклазы (косо раскалывающиеся).

Таблица 4.1
Изображение

В ортоклазе плоскости спайности образуют прямой угол, а в плагиоклазах — угол около 86°. По химическому составу ортоклаз представляет собой алюмосиликат калия, а плагиоклазы — серию минералов, крайними членами которой являются альбит (алюмосиликат натрия) и анортит (алюмосиликат кальция). Все промежуточные члены между альбитом и анортитом рассматриваются как изоморфные смеси того и другого.

В альбите, в формулу которого входит 6Si02, содержится гораздо больше кремнезема (68,7%), чем в анортите (43,16%), в формулу которого входит всего только 2Si02. Поэтому альбит и олигоклаз должны быть причислены к кислым плагиоклазам, а анортит с примыкающим к нему битовнитом — к основным. Ортоклаз, содержащий в составе молекулы 6Si02, разумеется, нужно рассматривать как кислый полевой шпат. Все полевые шпаты легко выветриваются и превращаются в каолин — наиболее чистую разновидность глины.

Слюды в породах представлены в основном двумя разновидностями: биотитом (черная слюда) и мусковитом (прозрачная слюда). От других минералов слюды отличаются совершенной спайностью и очень низкой твердостью. Слюды в большом количестве сильно понижают механические свойства горной породы и затрудняют получение хорошего качества полированной поверхности.

Темноокрашенные минералы представлены пироксе-нами и амфиболами — двумя сходными между собой группами минералов, каждая из которых насчитывает по несколько представителей. Для пироксенов наиболее характерным минералом является авгит, а для амфиболов — роговая обманка. Отличительным признаком этих минералов является угол, образуемый плоскостями спайности; у роговой обманки он равен 124°, а у авгита — 87°. Как амфиболы, так и пироксены отличаются от остальных минералов очень темной окраской и высокой плотностью (3 ООО… 3 600 кг/м3). Выветриваются они труднее полевых шпатов.

Анализируя данные, представленные в табл. 4.1, можно сделать несколько выводов.

1. Содержание в минералах кремнезема понижается сверху вниз — от кварца (100% Si02) к темноокрашенным минералам (35…50% Si02). Следовательно, кислотность магматических горных пород будет зависеть от преобладания тех или иных минералов.

2. Магматические горные породы составлены преимущественно из силикатов и алюмосиликатов. Этим они отличаются от осадочных пород, в которых над солями слабых кремневой и алю-мокремневой кислот преобладают соли сильных кислот, в первую очередь, угольной и серной.

3. Окраска минералов изменяется от светлой (вверху таблицы) до темной (внизу таблицы), так что все кислые породы слабо окрашены; все основные, наоборот, окрашены сильно.

4. Породы с повышенным содержанием темных составляющих более тяжелые, чем породы светлоокрашенные.

5. Наименее стойкими к выветриванию являются породы с наибольшим содержанием полевых шпатов.

Структура магматических пород. Магматические горные породы характеризуются зернисто-кристаллической (гранитной) и порфировой структурами.

Зернисто-кристаллическая структура имеет зерна, различимые невооруженным глазом и мало отличающиеся по размеру. Эта структура характерна для глубинных пород, образующихся при медленном охлаждении магмы, когда кристаллы имеют возможность расти.

Порфировая структура имеет зерна, невидимые невооруженным глазом. Часто на фоне такой скрытокристаллической или стекловатой массы наблюдаются отдельные крупные вкрапленники. Порфировая структура присуща излившимся породам. Наличие в последних вкрапленников можно объяснить тем, что кристаллизация магмы начиналась еще в недрах земли, когда температура снижалась очень медленно. После излияния магмы на поверхность застывала оставшаяся масса, но уже при быстром охлаждении, поэтому она и получилась плохо закристаллизованной.

Порфировидная структура (т.е. структура, похожая на порфировую) является разновидностью зернисто-кристаллической структуры. Порода с такой структурой содержит вкрапленники больших размеров и имеет окружающую их основную массу зер-нисто-кристаллическую. Это напоминает сильно увеличенную порфировую структуру с вкрапленниками.

Равномерно-зернистые породы превосходят по техническим свойствам породы с порфировидной структурой, причем технические свойства (механическая прочность, стойкость к выветриванию) повышаются обычно с уменьшением средней величины зерна. Породы порфировой структуры по техническим свойствам стоят тем ниже, чем больше в них стекла. Стекловатые породы (обсидиан) очень хрупки.

Классификация магматических горных пород по структуре и минералогическому составу представлена в табл. 4.2.

В центральной части в трех строках таблицы приведены главнейшие магматические горные породы, употребляемые в качестве строительного материала.

Каждому представителю глубинных пород соответствуют по два представителя излившихся пород, являющихся полными их аналогами по минералогическому составу и отличающихся только структурой. Одна и та же магма могла застыть или на глубине, или на поверхности земли. Минералогический состав пород мы можем прочитать в том же столбце таблицы сразу над ними. Напри мер, о минералогическом составе гранита и его аналогов (кварцевого порфира и липарита) читаем: кварц — есть, из полевых шпатов присутствует ортоклаз, темноокрашенных минералов — мало. Если мы проследим по таблице слева направо за минералогическим составом, то увидим, что кварца (самого кислого минерала), кроме как в граните и его аналогах, в других породах нет. Содержание темноокрашенных минералов (наиболее основных) возрастает от гранита к габбро, а в группе полевых шпатов представители сменяются так, что в граните и его аналогах присутствует наиболее кислый представитель — ортоклаз, а в габбро, диабазе и базальте — наиболее основный представитель плагиоклазов — битовнит или анортит. По мере того как мы движемся слева направо, наблюдается уменьшение содержания Si02, другими словами, снижение кислотности пород. Вспоминая сказанное в отношении минералов (см. табл. 4.1), можно добавить, что породы, занимающие правую часть табл. 4.2, характеризуются более высокой плотностью и более темной окраской по сравнению с породами, находящимися в левой части таблицы. С увеличением содержания темноокрашенных минералов возрастает прочность пород.

Интрузивные (глубинные) горные породы (гранит, сиенит, диорит и габбро) сходны между собой по своим техническим свойствам. Они все обладают большой плотностью, ничтожно малой пористостью и сравнительно высокой механической прочностью.

Гранит (от лат. granum — зерно) состоит из кварца — от 20 до 40 %, ортоклаза (реже — щелочного плагиоклаза) — от 40 до 60 %, слюды или роговой обманки (реже — авгита) — от 5 до 20 %. Структура гранитов преимущественно зернисто-кристаллическая, в некоторых случаях — порфировидная. Примером гранитов с пор-фировидной структурой может служить финляндский гранит ра-пакиви (в переводе — гнилой камень), в котором встречаются вкрапленники ортоклаза размером с куриное яйцо и более. Красные граниты большинства зданий Санкт-Петербурга имеют пор-фировидное строение.

Цвет гранита определяется цветом главной его составной части — ортоклаза. В зависимости от окраски ортоклаза он бывает серым, желтоватым, красноватым (до красного).

Плотность гранита составляет около 2 700 кг/м3 и повышается с увеличением в породе количества темноокрашенных минералов. Временное сопротивление сжатию для гранитов (как и вообще для всех естественных камней) колеблется в очень широком диапазоне — от 80 до 330 МПа. Большей прочностью обладают граниты с мелкозернистой структурой. Слюда понижает прочность гранита и препятствует получению хорошей полированной поверхности, так как легко выкрашивается, оставляя щербины. Повышение содержания пироксенов или амфиболов, наоборот, является желательным, так как улучшаются механические свойства и способность гранитов принимать полировку.

Таблица 4.2
Изображение

Стойкость гранита к выветриванию достаточно высока. Лишь отдельные его представители, к которым относится финляндский гранит рапакиви, разрушаются довольно быстро.

Гранит хорошо сопротивляется истиранию и является ценным материалом для лестничных ступеней, тротуарных плит, «дорожной одежды». В глубинных горных породах сопротивление истиранию повышается с возрастанием количества темноокрашенных минералов. Гранит употребляется в виде штучных камней для фундаментов зданий, подпорных стенок, устройства набережных, внешней облицовки стен. Крупные глыбы гранита используют для колонн зданий и памятников. Гранит небольших размеров используют при устройстве мостовых, а также дробят на щебень. Обработка и отделка магматических горных пород настолько дорога (из-за высокой твердости входящих в них минералов), что они редко применяются при строительстве обычных зданий, а используются преимущественно при строительстве особо ответственных сооружений или сооружений, представляющих большую архитектурную ценность.

Сиенит отличается от гранита отсутствием кварца; состоит из ортоклаза и темноокрашенного минерала (чаще всего — роговой обманки).

Применяется сиенит так же, как и гранит, отличаясь от последнего меньшей твердостью, повышенной вязкостью (особенно при значительном содержании роговой обманки или авгита) и способностью лучше принимать полировку. Сиенит является ценным материалом для мощения дорог и получения щебня.

Диорит состоит в основном из кислого плагиоклаза и роговой обманки (реже — из биотита и авгита); плагиоклаз составляет в среднем 75 % породы. Диорит темнее, чем гранит и сиенит, имеет более высокую плотность (2750…3 000 кг/м3) и прочность при сжатии.

Диорит используют как дорожный материал (брусчатка, щебень), в виде штучных камней и в качестве декоративного материала (благодаря способности отлично полироваться).

Габбро включает в себя основный плагиоклаз (около 50%) и пироксен (реже — роговую обманку). Цвет в большинстве случаев темно-зеленый различных оттенков до черного. Плотность составляет 2 800…3 100 кг/м3, прочность при сжатии в мелкозернистых разновидностях — 200…280 МПа, снижаясь в крупнозернистых разновидностях до 100 МПа. Габбро тяжело обрабатывается, но хорошо принимает полировку.

Из декоративных разновидностей габбро особого внимания заслуживает лабрадорит — крупнозернистая порода, характеризующаяся преобладанием плагиоклаза Лабрадора над другими ми нералами. Лабрадорит отличается так называемой иризацией (от гр. iris — радужный), т.е. игрой отблесков синего, голубого и зеленого цветов.

Эффузивные (излившиеся) горные породы могут не только быть плотными, но и давать сильно пористые разности, образование которых объясняется выделением газов, насыщавших магму при высоком давлении в недрах земли. При выходе на поверхность и понижении давления растворенные газы выделяются наружу и вспенивают магму в процессе ее застывания. Этим излившиеся породы отличаются от глубинных, которые в силу условий их образования на глубине не могут иметь пористых разновидностей.

Кварцевый порфир и липарит по химическому и минералогическому составам аналогичны граниту. От гранита они отличаются порфировой структурой. Вкрапленниками в них являются кварц и часто полевой шпат. Стекловатая разность кварцевых порфиров и липаритов называется обсидианом.

Цвет кварцевых порфиров и липаритов — серый, желтоватый, бледно-красный и кирпично-красный. Друг от друга кварцевый порфир и липарит отличаются своим возрастом и свежестью составляющих их минералов. Кварцевые порфиры как древние породы подверглись более значительным изменениям и слабее липаритов.

Технические свойства кварцевых порфиров и липаритов повышаются с уменьшением количества в них вкрапленников. Поэтому плотные фельзиты (породы без вкрапленников) принадлежат к лучшим сортам строительного камня; механическая прочность их достигает 280 МПа. Наименее выгодной является стекловатая структура, так как порода в этом случае обладает хрупкостью и легче поддается выветриванию. Все перечисленное относится и к остальным эффузивным породам.

Кварцевые порфиры и липариты используются в качестве штучного камня и в виде декоративного и поделочного материала в том случае, когда они имеют красивый цвет и рисунок.

Ортоклазовый порфир и трахит представляют собой излившиеся аналоги сиенита. Они характеризуются повышенной пористостью и вследствие этого малой плотностью (2 200… 2 610 кг/м3) и невысокой прочностью при сжатии (в среднем 60… 70 МПа). Окраска — серая до зеленовато-серой, желтоватая и красноватая.

Эти породы легче обрабатываются и истираются, чем описанные ранее. Трахит в силу пористого, ячеистого сложения не поддается полировке, а в силу присущей ему шероховатости хорошо связывается со строительными растворами.

Порфирит и андезит по минералогическому составу аналогичны диориту. Окраска их может быть от светло- до темно-серой, причем порфириты характеризуются, как правило, зеленосатыми тонами. Плотность порфиритов и андезитов составляет 2 560… 2 850 кг/м3; временное сопротивление сжатию — 120…240 МПа.

Диабаз и б аз ал ьт аналогичны по минералогическому составу габбро и благодаря обилию в них темноокрашенных минералов характеризуются почти черной окраской и матовым тусклым видом. Диабаз в виде брусчатки широко применялся раньше для мощения улиц. Механическая прочность диабазов почти всегда превышает 200 МПа.

Базальт является наиболее тяжелой и наиболее прочной из рассмотренных излившихся пород, его плотность составляет 2700…3 300 кг/м3, а прочность может достигать 500 МПа, что превосходит глубинные породы. Для базальтов характерна высокая хрупкость, вследствие чего они легко раскалываются. Базальт хорошо полируется, однако из-за высокой твердости трудно поддается обработке.

Базальт применяется для ответственных инженерных сооружений. Он является легкоплавкой породой, поэтому используется для получения изделий путем литья. В строительстве используются теплоизоляционные и акустические материалы на основе базальтовой ваты.

Вулканообломочные породы являются продуктами извержения вулканов. Лавы содержат в себе в растворенном состоянии значительное количество газообразных продуктов, которые или успевают выделиться до застывания лавы (плотные лавы), или вспенивают ее, придавая ей пористую или пузырчатую структуру.

Помимо потоков жидкой лавы вулканы при извержениях выбрасывают в воздух огромное количество мелких брызг лавы, образующих при остывании в воздухе вулканические песок и пепел. Песок и пепел иногда сохраняются в рыхлом состоянии (пуццолана), а иногда подвергаются цементации, превращаясь в более или менее плотные породы, которые называются вулканическими туфами. Если к жидкой лаве при вулканических извержениях примешиваются рыхлые продукты вулканической деятельности, то такая порода называется туфовой лавой.

В Армении осуществляются разработки туфовой лавы вулкана Алагез, которая не совсем правильно называется артикским туфом. Артикский туф является ценным стеновым материалом, однако требует обязательного оштукатуривания стен снаружи.

Артикский туф представляет собой пористую (пористость составляет 57…60%) породу розовато-фиолетового цвета с различными оттенками. Плотность породы в среднем составляет 1 200 кг/м3. Коэффициент внутренней теплопроводности артикского туфа в сухом состоянии в 2 раза меньше, чем красного кирпича, следовательно, толщина стены из артикского туфа может быть уменьшена вдвое по сравнению с кирпичной. Механическая прочность артикского туфа небольшая (в среднем 10,5 МПа), но вполне достаточная для применения его в стенах зданий. Артикский туф морозостоек, легко обрабатывается и обладает гвоздимостью (принимает и удерживает вбиваемые в него гвозди).
Уточняю объём черепных коробок (погрешность измерения 0,01 куб.мм)
Изображение
Аватар пользователя
Mеханоид
Администратор
Цитата
 
Сообщений: 2907
Зарегистрирован: 21 янв 2013, 05:55
Откуда: Россия, г. Челябинск
Благодарил (а): 1646 раз.
Поблагодарили: 1322 раз.
Предупреждения: 0%
Репутация: 161

Текстура вулканических горных пород

Сообщение #2  Mеханоид » 24 янв 2016, 18:41

NfZzkghw7Ek.jpg
Уточняю объём черепных коробок (погрешность измерения 0,01 куб.мм)
Изображение
Аватар пользователя
Mеханоид
Администратор
Цитата
 
Сообщений: 2907
Зарегистрирован: 21 янв 2013, 05:55
Откуда: Россия, г. Челябинск
Благодарил (а): 1646 раз.
Поблагодарили: 1322 раз.
Предупреждения: 0%
Репутация: 161


Быстрый ответ


BBCode ВЫКЛЮЧЕН
   

Вернуться в Бардачок исследователя

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron