Структура горных пород

Структуры различаются прежде всего по величине кристаллов. В табл. 1 приведена классификация по А. В. Пустовалову.

Таблица 1 Классификация структуры по величине кристаллов

Кристаллические структуры различаются между собой также и по соотношению размеров кристаллов в данной породе. Если в породе все кристаллы одинакового размера, то такая структура называется равномерно зернистой; если же порода содержит кристаллы различного размера, то структура называется разнозернистой. Различают еще так называемую порфировую структуру, отличающуюся вкраплением кристаллов больших размеров в общий фон мелкозернистой породы. На Рисунок 7 показаны различные типы кристаллических структур.

Рисунок 7 Различные типы кристаллических структур,

где: 1 – равномерно зернистая; 2– разнозернистая; 3 – порфировая; 4 – волокнистая.

По размерам обломков горные породы подразделяются на четыре основные структурные группы (Таблица 2).

Таблица 2 Классификация по основным структурам

Среди обломочных пород различаются рыхлые и сцементированные, которые в свою очередь различаются по характеру частиц – угловатые или скатанные.

Сцементированные скопления угловатых частиц называются брекчией, сцементированные скопления скатанных частиц – конгломератами.

Среди песчаных пород также встречаются рыхлые и сцементированные. К рыхлым породам относятся пески, которые в зависимости от состава минеральных зерен бывают кварцевыми и полимиктовыми (Полимиктовые породы – породы, обломочный материал которых состоит из различных горных пород или минералов (магматических, метаморфических и осадочных). Первые состоят из зерен кварца, вторые – из зерен различных минералов. Полимиктовые пески могут состоять из зерен слюды, роговой обманки, пироксена, полевых шпатов и др. Полимиктовые пески, содержащие в основном полевые шпаты, называют аркозовыми.

Пески различаются еще и по размерам зерен: крупнозернистые (1–0,5 мм), среднезернистые (0,5–0,2 мм), мелкозернистые (0,2–0,1 мм), однородные (размер зёрен постоянен) и разнозернистые (размер зёрен разный). Сцементированные песчаные породы (псаммиты) называются песчаниками.

Песчаники различаются по составу образующих их минералов, размерам зерен и по связующему их цементу. В зависимости от размеров зёрен песчаники так же, как и пески, бывают крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, равномерно зернистые и разнозернистые.

Мелкозёмистые породы (алевриты) занимают промежуточное положение между песчаными и глинистыми. К этим породам относятся главным образом осадки континентального происхождения: супеси, суглинки и лёсс.

К глинистым породам (пелитам) относятся глины, аргиллиты и глинистые сланцы.

Аргиллиты обычно сцементированы халцедоном (SiO₂), вследствие чего они приобретают высокую прочность (их называют камнеподобными глинами). Если аргиллит легко раскалывается вдоль плоскости сланцеватости, то его называют глинистым сланцем.

Существуют так называемые шламовые известняки, которые сложены из остроугольных или скатанных обломков раковин, размер которых колеблется в широких пределах – от 1,0 до 0,01 мм. Поэтому они могут относиться к каждой из перечисленных выше групп обломочных пород.

Для обломочных горных пород особенно важным с точки зрения их механических свойств являются состав и строение цементов, связывающих отдельные обломки в единое целое.

Цементы по составу могут быть кремнистые, карбонатные, сульфатные, железистые, глинистые, битуминозные и другие (цементы расположены в порядке уменьшения их прочности).

По строению выделяют следующие четыре типа цементов: контактовый ( отлагается в местах контактов обломков), пленочный (каждый обломок окружен пленкой цементирующего вещества), поровый (цементирующее вещество заполняет поры между обломками), базальный (обломки породы как бы погружены в цементирующее вещество и не контактируют друг с другом).

В целом структура породы и, в частности, размер зерна существенно влияют на прочность и пластичность горной породы. При прочих одинаковых условиях мелкозернистая порода одноименного состава будет более прочной и более пластичной, нежели крупнозернистая.