14 Магматические горные породы: генезис, классификация, свойства, использование.
Общие сведения. Магма (от гр. magma – тесто, мéсиво) – расплавленная масса, преимущественно силикатного состава, богатая газами, образующаяся в глубинных зонах Земли и дающая при застывании магматические горные породы. При вулканическом происхождении их называют лава (от ит. lava – извергаемая вулканом расплавленная масса). Температура в момент извержения обычно 100 оС…1300 оС. Магма (лава) изменяется под воздействием слабо изученных сложнейших взаимосвязанных физических, химических, физико-химических процессов. В зависимости от условий, в которых происходит охлаждение и застывание магмы, горные породы делят на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся). Разновидностями этих пород являются жильные и вулканические. Свойства и отличительные признаки даны в прилож. В. Большинство силикатов имеют ковалентную связь между основными структурными элементами, прочность которой выражается через работу, затрачиваемую для полного их разрыва. Прочность именно ковалентной связи наибольшая и составляет 50…200 ккал/моль. При этом наибольшие значения модуля деформации и наибольшая прочность проявляются у горных пород, имеющих плотную, компактную структуру с высокой ковалентностью связи (дуниты, периодотиты, пироксениты). Кроме того, на высокие прочностные и низкие деформационные параметры влияет устойчивость к выветриванию. Кварц среди силикатов наиболее устойчив к этому фактору воздействия. Одной из наиболее важных характеристик, определяющих свойства магматических пород, являются химический состав, формирующий в значительной мере их облик, и обязательно минеральный состав. При классификации магматических пород по химическому составу используются данные о содержании в них кремнезёма-диоксида кремния — SiO2 (в % по массе). Выделяют породы ультракислого (>75 %), кислого (65-75 %), среднего (55-65 %), основного (45-55 %) и ультраосновного (<45 %) состава, для которых характерны определённые главные породообразующие минералы или их ассоциации. Классификация. Классификация магматических пород, кроме деления их на глубинные и излившиеся, основана также на содержании в них кремнезёма в пересчёте на SiO2 (табл. 3). Оценка магматических пород по кремнезёму имеет практическое значение. Так, с уменьшением SiO2 в глубинных породах возрастает плотность, понижается температура плавления, породы лучше поддаются полировке, окраска их становится темнее. Все магматические горные породы, с точки зрения использования их в строительстве, имеют достаточно много общего между собой. Общность физико-механических характеристик, в частности, обусловлена практически у всех магматических пород наличием жёстких кристаллизационных связей между зёрнами минералов, возникающих в процессе формирования породы. Вследствие этого породы имеют высокую прочность, значительно превышающую нагрузки, известные и возможные в инженерно-строительной практике, нерастворимы в воде и практически водонепроницаемы в сохранном виде. Благодаря этому они широко используются в качестве оснований особых, ответственных и уникальных сооружений. Поэтому более 30% всех высоких гидротехнических плотин на Земле построено на магматических горных породах. Свойства и отличительные признаки главнейших магматических пород изложены в прилож. Д. Ниже приводятся показатели плотности ρd интрузивных и древних эффузивных пород. Они, естественно корреспондируются с химическим и минералогическим составом: сиенит – 2,62 г/см3, диорит – 2,8 г/см3, габбро - 2,95 г/см3, перидотит - 3,2 г/см3, липарит - 2,1 г/см3, диабаз - 2,85 г/см3. Плотность обычно возрастает вместе с уменьшением кислотности породы, т. е. со сменой лёгких минералов относительно более тяжёлыми. Для современных эффузивных пород плотность в большей степени отражает структурно-текстурные особенности, в несколько меньшей степени – химико-минеральные характеристики. Благодаря высоким прочностным и низким деформационным параметрам магматические породы иной раз столь необходимы в строительстве, а последние 50 лет за рубежом используются и для получения кубовидного щебня, без которого невозможно приготовить прогрессивную щебёночно-мастичную асфальтобетонную смесь для дорожных покрытий, отличающихся значительным сроком эксплуатации (до 30 лет) и надёжностью. В Башкортостане в Учалинском р-не впервые в республике создан Сангалыкский диоритовый карьер открытого типа, пущенный в эксплуатацию в 2001 г. (I очередь). Карьер представлен месторождением скальных пород I класса по ГОСТ 25100-05 с кристаллизационными цементационными связями магматического интрузивного генезиса в виде габбро и диорита основного и среднего типов. Около 20% объёма производства составляет кубовидный щебень, столь необходимый для получения щебёночно-мастичного асфальтобетона для покрытия автомобильных дорог в целях обеспечения высокой надежности и долговечности.