Осадочные горные породы: описание и свойства

Обширной и распространенной категорией природных агрегатов являются осадочные горные породы. Разновидность данного материала – карбонатные породы (доломиты, известняки и др.). Их свойства существенно различаются: пористость — от десятых процента до 45% и более, предел прочности — от 1-2 МПа (известняки-ракушечники) до 200 МПа и более (окремнелые известняки). Рассмотрим подробнее основные свойства этих материалов.

Известняки встречаются в отложениях различного возраста (начиная с кембрия) на Русской равнине, в Сибири, на Урале, Кавказе, Тянь-Шане. Доломиты распространены меньше и приурочены главным образом к нижнепалеозойским и докембрийским отложениям. В более позднее геологическое время их образование происходило менее интенсивно. Известняки состоят из кальцита, в качестве примеси в них присутствуют чаще всего доломит, кварц, глауконит, пирит. Цвет этих осадочных горных породы белый. Окислы железа придают им красновато-бурую окраску, а органические вещества — серую и черную. Преобладают тонкослоистые и плитчатые виды. Только в рифовых и известняках-ракушечниках слоистость плохо выражена или отсутствует.

Основные структуры известняков: кристаллическая, органогенная, оолитовая и сферолитовая, обломочная. Кристаллические виды разделяют по величине зерен (в мм). Известняки – осадочные горные породы, преимущественно морского происхождения, образовавшиеся в эпохи, когда в бассейне выносилось мало терригенного материала, и климат был теплым. Органогенные виды (коралловые, мшанковые и др.) образуются за счет накопления отмерших организмов с известковым скелетом и пелитоморфного кальцита. Для них характерно массивное строение и значительная пористость. Хемогенные известняки образуются в результате выпадения в осадок труднорастворимого карбоната кальция (0,001 г на 100 г воды), в значительной степени или полностью насыщающего воды рек и озер аридной зоны и морей низких широт.

Физико-механические свойства и водопроницаемость известняков существенно отличаются в зависимости от их текстуры, структуры, характера связей между зернами, микротрещиноватости и других факторов. Плотность основных карбонатных минералов следующая: кальцита 2710-2720; арагонита 2850-2940; доломита 2800-2990; магнезита 2900-3100. Плотность известняков изменяется в пределах 2710-2800 кг/м³, объемная масса 2000-2600 кг/м³ (плотных окремнелых известняков 2800- 2900 кг/м³). Предел прочности на сжатие этих осадочных горных пород колеблется от нескольких мегапаскалей до 200 МПа и более. Малая прочность характерна для выветрелых видов.