§ 5. Эффузивные горные породы

Эффузивные породы образовались в результате излияния магмы, ее охлаждения и застывания на поверхности земли, поэтому в большинстве случаев они состоят из отдельных кристаллов, вкрапленных в основную мелкокристаллическую, скрытокристаллическую и даже стекловатую массу.

Выделяют следующие две группы эффузивных тел: 1) тела, связанные с излияниями магмы-потоки (рис. 27, а, б) и 2) тела, возникшие в результате деятельности вулканов центрального типа — некки, купола (рис. 27, в).

Рис. 27. Формы эффузивных тел: с — схема лавовой дайки на Этне; 6 — поток стекловатой лавы, вливающийся в озеро; в — центральный купол Везувия сливовым потоком (1892)

Текстуры эффузивных пород, в отличие от интрузивных, неоднородны: 1) флюидальная текстура определяется характером течения лавы; 2) пористая — наличием округлых или неправильных пустот, возникших в результате выделения газов при охлаждении магмы; 3) миндалекаменная образуется при заполнении пустот вторичными минералами — опалом, халцедоном и др.

Эффузивные породы в результате неравномерного распределения минеральных компонентов сравнительно легко разрушаются при выветривании и под воздействием внешних условий, а также обнаруживают анизотропность механических свойств.

Различают эффузивы: излившиеся плотные и излившиеся пористые.

К плотным эффузивным породам относят трахиты, липариты, андезиты, базальты, диабазы.

Трахиты. По своему минеральному и химическому составу трахиты схожи с сиенитами, но более пористы. Поэтому предел прочности при сжатии трахитов невысок (60 — 70 МПа), а морозостойкость ниже, чем у сиенитов. Трахиты легко обрабатываются, но не полируются. Трахиты используют как кислотоупорный материал и отчасти в качестве строительного камня.

Излившиеся аналоги гранитов представлены липаритами. Среди эффузивных пород кислого состава широко распространены вулканические стекла с полным отсутствием или небольшим количеством кристаллов.

В зависимости от содержания воды выделяют следующие разновидности вулканических стекол: обсидиан — темные, часто черные породы со стеклянным блеском и характерным раковистым изломом, почти не содержащие воды; перлиты — вулканические стекла с 3 — 4% воды; пехштейны — черные породы со смоляным блеском, содержащие до 10% воды.

Начиная с 1955 г. в Советском Союзе стали использовать некоторые вулканические стекла, применяемые после термической обработки в виде «вспученного перлита», обладающего рядом ценных свойств — малой объемной массой, большой пористостью, малыми звуко- и теплопроводностью и т. д.

Андезиты — излившиеся аналоги диоритов — порода серого или желтовато-серого цвета, порфировой структуры, с плотной основной массой. Андезиты содержат плагиоклазы, роговую обманку, некоторые пироксены и биотит. Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая, текстура — массивная или пористая. Физико-механические свойства сходны со свойствами базальтов. Плотность андезитов — 2,7 — 3,1 г/см3, предел прочности при сжатии — 140 — 250 МПа. Андезиты, содержащие в своем составе большое количество роговой обманки или пироксенов, отличаются более высокими техническими качествами, чем биотитсодержащие разности. Андезиты применяют в качестве кислотостойкого материала — облицовочных изделий, в виде щебня для кислотоупорного бетона.

Базальты — излившиеся аналоги габбро — породы черного цвета, очень плотные, скрытокристаллические или тонкозернистые, иногда порфировые. Плотность базальтов — 2,7 — 3,3 г/см3; предел прочности при сжатии колеблется в широких пределах — 110 — 500 МПа, в среднем — 200 — 250 МПа. Базальты ввиду большой твердости и хрупкости трудно обрабатываются, но хорошо полируются. Применяют главным образом в качестве бутового камня и щебня для бетонов. При наличии благоприятной отдельности (пластовой, призматической) применяют в дорожном строительстве (для мощения улиц); особо плотные породы используют в гидротехническом строительстве. Базальты являются исходным материалом для литых каменных изделий.

Диабазы — порода мелкозернистая, по составу аналогичная габбро, но с типичной диабазовой микроструктурой (структура полнокристаллическая представлена кристаллами плагиоклаза, между которыми располагаются зерна цветных минералов). Диабазы имеют черный цвет, выветренные — зеленовато-серый. Диабазы отличаются высокой твердостью, прочностью (300 — 400 МПа на сжатие) и вязкостью, что связано с большим содержанием в их составе железомагнезиальных силикатов и свойственной этим породам структурой. Диабазы мало изнашиваются и в виде брусчатки применяются для мощения дорог и улиц.

К пористым эффузивным породам относят пемзу, вулканические туфы и пеплы, туфолавы.

Пемза представляет собой пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы белый или серый. Пористость ее достигает 60%; стенки между порами сложены стеклом. Твердость пемзы около 6, плотность 2 — 2,5 г/см3, объемная масса 0,3 — 0,9 г/см3 (пемза плавает в воде). Большая пористость пемзы обусловливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор — достаточную морозостойкость. Пемза служит заполнителем в легких бетонах (пемзобетоне). Наличие в пемзе активного кремнезема позволяет использовать ее в виде гидравлической добавки к цементам и извести. В качестве абразивного материала пемзу применяют для шлифовки металлов и дерева, полировки каменных изделий.

Месторождения пемзы относятся к вулканическим и встречаются в областях распространения действующих и потухших вулканов.

Вулканический пепел — наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Происхождение пепла объясняется размельчением лавы при вулканических взрывах. Размеры частичек пепла колеблются от 0,1 до 2 мм. Вулканический пепел является активной минеральной добавкой.

Вулканические туфы — горные породы, образовавшиеся из твердых продуктов вулканических извержений: пепла, пемзы и других, впоследствии уплотненных и сцементированных. Цементом туфов является вулканический пепел, глинистое или кремнистое вещество, иногда с примесью продуктов разложения пепла.

Туфолава — горная порода, занимающая промежуточное положение между лавой и туфом. Образование туфолав связывают с быстрым вспениванием лав при резком падении давления и связанным с этим дроблением вкрапленников и стекла без разрыва сплошности лавового потока. В состав вулканических туфов и туфолав входят Si02, А1203, Fe203 и др.

Вулканические туфы и туфолавы хорошо сопротивляются выветриванию, мало теплопроводны и, несмотря на большую пористость, морозостойки. Они легко обрабатываются, распиливаются, пробиваются гвоздями, шлифуются, но не полируются.

Типичным представителем туфолав является артикский туф, добываемый в Армении (вблизи г. Ленинакана). При плотности около 2,6 г/м3 объемная масса породы колеблется в пределах от 750 до 1400 кг/м3. Соответственно пористость ее составляет 70 — 46%. Теплопроводность артикского туфа меньше, чем обыкновенного кирпича, что позволяет уменьшать толщину наружных стен зданий.

Прочность туфов находится в тех же примерно пределах, что и у обыкновенного кирпича, т. е. от 5 до 15 (иногда до 30) МПа.

Туф и туфолавы используют в виде пиленого камня для кладки стен жилых зданий, устройства перегородок и огнестойких перекрытий. Используются они также в качестве декоративного камня, чему благоприятствует наличие туфов разных цветов — лиловых, желтых, красных, черных и др. Применяются туфы и в виде щебня для легких бетонов.