§ 3. Интрузивные абиссальные горные породы
Магматические породы, образующиеся в различной геологической обстановке, отличаются специфическими признаками, к которым прежде всего относятся форма магматических тел и их взаимоотношения с вмещающими породами.
По классификации Р. Дэли интрузивные тела в зависимости от их взаимоотношений с вмещающими породами делят на согласные (рис. 24, а) и несогласные( рис. 24, б).
Рис. 24. Схематическое изображение интрузивных тел (черное): а — согласных: 1 — лакколит; 2 — лополит; 3 — силы; 4 — факолиты; б — несогласных: 1 — батолит; 2 — шток. Точки — контактовый ореол метаморфических пород
Особенности строения горных пород, зависящие от условий образования, выражаются в структурных и текстурных признаках.
Структура определяется степенью кристалличности и размерами зерен, а также формой и взаимными отношениями составных частей породы.
При медленном остывании магмы в глубинных условиях возникают полнокристаллические структуры. По размерам зерен среди; кристаллических пород выделяют: крупнозернистые (средний размер зерен более 5 мм), среднезернистые (1 — 5 мм) и мелкозернистые (0,5 — 1 мм), а также равномерно-зернистые и неравномернозернистые структуры (рис. 25).
Рис. 25. Типы структур (схемы): а — неравномернозернистая; б — равномернозернистая
Текстура — совокупность признаков, определяемых расположением и распределением составных частей породы относительно друг друга в занимаемом ими пространстве. Подавляющее большинство магматических пород характеризуется массивной текстурой.
Следствием медленного охлаждения магмы является ряд общих свойств для разных глубинных горных пород: весьма малая пористость и, следовательно, большая объемная масса и высокая прочность. Кроме того, в связи с очень малой пористостью эти породы обычно обладают весьма низким водопоглощением, морозостойки и сравнительно высокотеплопроводны. Обработка таких пород из-за их высокой
прочности затруднительна. Однако благодаря высокой плотности они хорошо полируются и шлифуются.
Средние показатели важнейших строительных свойств таких пород: прочность при сжатии — 100 — 300 МПа; объемная масса — 2600 — 3000 кг/м3; водопоглощение — меньше 1 % по объему; теплопроводность — около 3 Вт/ (м°С).
Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом, отличающимся высоким содержанием кварца-(25 — 30%), натриево-калиевых шпатов (35 — 40%) и плагиоклаза, (20 — 25%), обычно небольшим количеством слюды (5 — 10%) и отсутствием сульфидов. Граниты имеют высокую механическую прочность при сжатии — 120 — 250 МПа (иногда до 300 МПа). Сопротивление растяжению, как у всех каменных материалов, относительно невысокое и составляет лишь около 7зо — V-to от сопротивления сжатию.
Необходимо отметить, что в каменных материалах вследствие хрупкости сравнительно легко могут появиться тонкие (волосные) местные трещинки — от взрывов при добыче, от ударов, резких колебаний температуры и т. п. Эти трещинки оказывают сравнительно, небольшое влияние на предел прочности при сжатии, но могут значительно понизить прочность на растяжение.
Одним из важнейших свойств гранитов является также малая пористость, не превышающая 1,5%, что обусловливает водопоглощение около 0,5% (по объему). Поэтому морозостойкость их высокая.
Огнестойкость гранита недостаточна, так как он растрескивается при температурах выше 600°С вследствие полиморфных превращений кварца.
Гранит, так же как и большинство других плотных магматических пород, обладает высоким сопротивлением истиранию.
Граниты весьма разнообразны по цвету, зависящему в основном от окраски полевых шпатов, которые могут быть белыми, серыми, желтыми, розовыми, красными. Различные сочетания отдельных компонентов и изменение структуры обусловливают разнообразие цветов, оттенков и декоративного рисунка гранитов, поэтому граниты являются прекрасным облицовочным декоративным материалом. В связи с высокой прочностью на сжатие, морозостойкостью граниты применяют для защитной облицовки набережных, устоев мостов, цоколей зданий, а также в качестве щебня для высокопрочных я морозостойких бетонов. Кроме этого, благодаря значительной кислотостойкое™ граниты применяют в качестве кислотоупорной облицовки.
Из всех изверженных пород граниты наиболее широко используют в строительстве, так как они являются самой распространенной из глубинных магматических пород. Остальные глубинные породы (сиениты, диориты, габбро и др.) встречаются и применяются значительно реже.
Сиениты. Горные породы группы сиенитов занимают около 2,6% магматических пород. Породы эти окрашены в розовые, серые и зеленоватые тона, что зависит от цвета полевых шпатов. Сиениты состоят из калиевых (50 — 70%) и натриевых полевых шпатов (10 — 30%), цветных минералов (10 — 20%). Если присутствует кварц (10 — 15%), то породу называют кварцевым сиенитом. По физико-механическим свойствам сиениты близки к гранитам, несколько уступая им в прочности из-за отсутствия кварца.
Гранодиориты менее распространены, чем граниты, и отличаются от них меньшим содержанием кварца (20 — 25%), повышенным количеством цветных минералов (15 — 20%), в составе которых преобладает роговая обманка, поэтому эти породы темнее гранитов. В гранодиоритах всегда присутствует полевой шпат (45 — 50%). Гранодиориты по механической прочности уступают гранитам, что связано с меньшим содержанием кварца. Подобно гранитам, они находят в строительстве самое разнообразное применение — от бута и щебня до облицовочного и скульптурного камня.
Диориты и кварцевые диориты. Это породы серого цвета; состоят они из плагиоклаза (65 — 70%) и роговой обманки, иногда вместе о пироксенами или биотитом, составляющими в сумме около 25 — 30%. Структура породы равномернозернистая, средне- или мелкозернистая. Текстура массивная или пятнистая, что обусловлено наличием обособлений (шлиров), обогащенных темноцветными минералами.
Кварцевые диориты характеризуются присутствием кварца в количестве 5 — 20% и меньшим содержанием роговой обманки. Структура и текстура аналогичны диоритам.
Физико-механические свойства диоритов характеризуются следующими показателями: объемной массой — 2,9 г/см3, пределом прочности при сжатии 180 — 240 МПа. Наиболее прочны диориты с мелко- и среднезернистой структурой, массивной текстурой и с повышенным содержанием роговой обманки. Разности, включающие биотит, имеют пониженную прочность. Диориты и особенно кварцевые диориты превосходят по прочности граниты и сиениты.
Габброиды. Среди габброидов важнейшими являются габбро и анортозиты.
Габбро — порода в свежем состоянии темно-серого или почти черного цвета, что объясняется темной окраской плагиоклазов и высоким содержанием цветных минералов. В результате вторичных изменений плагиоклазы приобретают светло-серый и зеленовато-серый цвет. Типичное габбро состоит примерно из равного количества натриево-кальциевого полевого шпата и моноклинного пироксена. В очень малых количествах в габбро могут присутствовать оливин, ромбический пироксен, роговая обманка, биотит. Постоянными компонентами габброидов являются магнетит и титаномагнетит.
Анортозиты представляют собой темноокрашенные породы, состоящие почти из одного натриево-кальциевого полевого шпата — Лабрадора. Эти породы благодаря иризирующему свойству (иризация — яркий цветной отлив на гранях или плоскостях спайности Лабрадора) применяют в строительстве в качестве облицовочного камня. .
Для пород группы габбро характерна объемная масса 2,99 г/см3, большая прочность (при сжатии 200 — 280 МПа) и достаточно высокая стойкость против выветривания.
Красивый вид и хорошая полируемость позволяют применять наиболее декоративные разновидности габбровых пород и лабрадоритов в качестве ценной облицовки. Так, темные и светлые лабрадориты с синим оттенком использованы для облицовки Мавзолея В. И. Ленина, памятника неизвестному солдату и ряда других выдающихся сооружений.
Перидотиты — черные породы, иногда с зеленоватым оттенком, обычно среднезернистой структуры. Текстура массивная, нередко пятнистая или полосчатая. В составе перидотитов присутствует оливин в количестве 30 — 70% и пироксены 70 — 30%. Используются для получения щебня. Свойственная перидотитам эллипсоидальная отдельность не позволяет использовать их в качестве штучного камня, а большая твердость камня вызывает большие расходы на разработку месторождений.