Неметаллические полезные ископаемые.

Глава 19. Естественные строительные материалы (осадочные, магматические и метаморфические породы).

К естественным строительным материалам относятся разнообразные осадочные, магматические и метаморфические горные породы, которые в натуральном виде либо после механической обработки используются в строительстве. Выделяют так называемый <рваный> камень (угловатые куски без обработки) и <штучный> камень (подвергшийся распиловке, шлифовке и др.).

У штучного камня тонкой обработке подвергается только одна поверхность, остальные обрабатываются грубо либо вообще не обрабатываются. Необработанный, или <рваный>, камень подразделяемый по крупности обломков на дресву (дробленый песок или крошку), щебень и более крупные куски - бут, используется аналогично обломочным породам - песку и гравию.

В настоящее время в промышленном производстве нашей страны существуют три отрасли, связанные с этим сырьем: предприятия по получению и обработке облицовочных материалов из природного камня, по добыче и производству природных стеновых материалов и предприятия, производящие нерудные строительные материалы массового потребления (щебень, песок, гравий, бутовый камень, песчано-гравийные смеси). Соответственно этому среди естественных строительных материалов целесообразно выделять обломочные породы, строительные и облицовочные камни.

19.1. Обломочные породы.

Классификации обломочных пород по размерам зерен, принятые геологами различных стран и в строительной практике, существенно различаются. Так, согласно наиболее распространенной в нашей стране классификации, к пескам относят породы с размерами зерен 0,1-1 мм, гравию 1-10 мм, гальке 10-100 мм, глыбам 100-10000 мм; дальнейшее подразделение каждой из них на мелкую, среднюю и крупную разновидности. В других отечественных классификациях к пескам относят фракцию от 0,05 до 2 мм, а к гравию - от 2 до 10 мм. В американской классификации песок определяется как сыпучая горная порода с диаметром обломков 0,063-2 мм, гравий 2-4 мм, галька 4-64 мм.

При оценке, разведке и разработке месторождений обломочных пород как строительного сырья к пескам относят фракцию 0,05-5 мм, к гравию 5-70 мм и к валунам - более 70 мм. Остроугольные неокатанные обломки горных пород, образующиеся либо при их выветривании, либо путем их дробления, с размерами от 3-5 до 70-150 мм в строительном деле относят к щебню или щебенке.

Обломочные породы представлены минеральными зернами или обломками горных пород, а также более тонкой фракцией заполняющего материала: пелитовой и алевритовой - в песках, пелитовой, алевритовой, песчаной - в гравии и т.д. По степени сортировки обломков эти породы разделяются на равно- и разнозернистые, а по составу - на мономинеральные, олигомиктовые (обломочный материал представлен двумя-тремя минералами) и полимиктовые, сложенные обломками различных горных пород и минералов.

Наиболее распространенные минералы: кварц, полевые шпаты, слюды и гидрослюды, карбонаты, глауконит, хлорит и многочисленные глинистые минералы; иногда в составе пород отмечается заметное количество магнетита, ильменита, титаномагнетита, а также примеси рутила, ильменита, циркона, граната и других промышленно ценных минералов.

В природе часто встречаются смеси грубо- и мелкообломочных пород, называемые по преобладанию соответствующей фракции песчаными, гравийно-песчаными и валунно - гравийно - песчаными образованиями. При их разработке производится разделение горной массы на песчаную (пески - отсевы), гравийную и валунную составляющие, причем гравий сортируется на стандартные фракции 5-10, 10-20, 20-40 и 40-70 мм; валуны измельчаются на щебень таких же фракций и дробленый песок или используются как строительный (бутовый или стеновой) камень.

В общем объеме добычи стройматериалов более 3/4 приходится на пески, гравий и песчано - гравийные смеси. В начале 80-х гг. минувшего столетия их добыча в бывшем Советском Союзе превышала 700 млн м³/год. Добыча ведется открытым способом с помощью экскаваторов и средств гидромеханизации. Получают развитие морская добыча и скважинная гидродобыча.

Большая часть переработанных обломочных пород (классифицированные по крупности пески, гравий и щебень, а также песчано - гравийная смесь) с объемной массой более 1,8 г/см³ используется главным образом как заполнители бетонов и как балласт в дорожном строительстве.

Бетон является искусственным монолитным материалом, полученным в результате затвердевания смеси вяжущего вещества - цемента с водой, песком (мелким заполнителем), щебнем или гравием (крупным заполнителем), взятыми в определенных соотношениях. В строительстве наиболее широко применяется обычный тяжелый бетон с плотностью 2100-2500 кг/м³. Крупный заполнитель (щебень, гравий), образуя жесткий каркас бетона, увеличивает его прочность, уменьшает ползучесть и усадку, повышает его долговечность и сокращает расход цемента. Мелкий заполнитель определяет вязкость и другие реологические свойства бетонной смеси, изменяет ее водопотребность.

Качество заполнителей бетона определяется в основном составом и формой зерен. Оптимальными являются пески с преобладанием кварцевых зерен и гравий, состоящий из обломков кварца, изверженных и прочных осадочных пород. Желательно, чтобы зерна имели угловатую изометричную форму. Прочность бетона снижают аморфные модификации кремнезема, сульфиды, сульфаты, органические соединения и чешуйчатые минералы; поэтому их присутствие среди заполнителей недопустимо.

Особенность использования обломочных материалов при сооружении автомобильных дорог состоит в разнообразии требований к их качеству, обусловленных категорийностью дорог (5 категорий) и связанной с ней конструкцией дорожной одежды. Прочность щебня (гравия) и его морозостойкость должны соответствовать требованиям, предъявляемым к прочности и долговечности дорожной одежды. Необходимо выдерживать зерновой состав щебня (гравия) и песка, обеспечивающий необходимую плотность покрытий и фильтрационные свойства. Для оценки щебня, применяемого в асфальтово - бетонных смесях, важно его сцепление с битумом. Учитывая громадное количество этого сырья, требуемое при дорожном строительстве, оно должно относиться к местным материалам.

При строительстве железных дорог обломочные материалы используются для создания балластного слоя; применяется песчано-гравийная смесь, либо смесь гравия со щебнем, полученным при дроблении гравия, валунов и скальных пород. В этом случае существенны прочностные свойства пород, морозостойкость, истираемость и гранулометрический состав, обеспечивающий необходимую фильтрацию балластного слоя. Мелко- и тонкозернистые пески для балласта непригодны. Предпочтение отдается пескам и гравию с угловатой формой и шероховатой поверхностью зерен.

Помимо строительства пески находят применение и в других областях: при производстве силикатного кирпича, как формовочный материал в металлургии, как абразивный материал, как фильтровальный материал при очистке воды, в стекольном, керамическом, цементном производстве и в других областях. Каждая из них предъявляет свои специфические требования к качеству сырья. Так, для формовочных песков важны высокая газопроницаемость и огнеупорность; поэтому в них ограничена массовая доля глинистой фракции (до 1%), содержание кремнезема должно быть не менее 97-98,4% (то есть это мономинеральные кварцевые пески), содержание щелочей - 0,4-1%; для них существенны также степень окатанности песчинок и их гранулометрический состав. Фильтровальные пески должны быть мелко- и равномернозернистыми с полным отсутствием глинистых частиц и органических примесей.

Генетически залежи песков, гравийно-песчаных и валунно-гравийно-песчаных смесей, используемых в строительстве, достаточно разнообразны. Это всевозможные аллювиальные, ледниковые, морские, озерные, реже элювиальные, делювиальные, пролювиальные и эоловые (пески), обычно четвертичные образования.

Аллювиальные месторождения, образование которых связано с горными реками, характеризуются преобладанием обломков крупных размеров. Гранулометрический и петрографический состав пород в месторождениях равнинных рек более однородный. Месторождениям этого типа свойственны пластообразная вытянутая форма залежей, наличие в составе последних глинистых песков и суглинков. Мощность залежей редко превышает 10-20 м, а мощность вскрышных пород, представленных песками, супесями, суглинками и глинами, обычно колеблется от 0,5 до 2,5 м (Румянцевское месторождение и другие в Московской области).

Среди ледниковых месторождений выделяют водно-ледниковые (флювиогляциальные) и собственно ледниковые. Первые представлены длинными в сотни метров - километры невысокими (20-30 м) грядами шириной 20-200 м (озы) либо группами холмов (камы), сложенными непостоянным по гранулометрическому составу обломочным материалом, образующим линзы в толще песка, супеси и суглинка (Коломенское, Сычевское и другие месторождения в Московской области) и зандровые поля - песчаные с примесью гравия шлейфы за конечными моренами (месторождения Полесья и др.). Собственно ледниковые месторождения представлены холмообразными формами или грядами высотой до 100 м в районах конечных морен, сложенных несортированным песчано-гравийно-валунным материалом (Вяземское, Оршанское, Дровнинское месторождения и др.). Гранулометрический и петрографический состав ледниковых отложений весьма различен, В продуктивной толще мощностью в метры - десятки метров обычны линзы глин, суглинков, супесей, безгравийных песков.

Для морских и озерных песчано-гравийных месторождений свойственны большая протяженность залежей при незначительных ширине и мощности (до 10-15 м), резкая граница с подстилающими отложениями, хорошая окатанность и сортировка обломков, незначительная доля глинистых фракций. Древние месторождения развиты на древних террасах морей и озер. Современные месторождения находятся в прибрежной зоне морей; в их составе фиксируется органический материал (месторождения Черного, Азовского и Каспийского морей в странах СНГ; подводные месторождения США, Японии, Великобритании и других стран).

Сычевское месторождение валунно-гравийно-песчаных отложений

Месторождение находится в Волоколамском районе Московской области. Продуктивная валунно - гравийно - песчаная толща относится к межморенным флювиогляциальным образованиям, залегающим между днепровской и московской моренами (средний плейстоцен). Толща прослеживается на площади 6х4,5 км; ее мощность колеблется от 1 до 46 м, составляя в среднем 20,2 м. Внутреннее строение толщи характеризуется наличием линз и пластов безгравийных песков и суглинков мощностью 0,2-8 м, залегающих среди валунно - гравийно - песчаной массы. Глубина залегания продуктивной толщи колеблется от 0,5 до 40 м. Подстилающими являются глины и суглинки днепровской морены. Покровные суглинки московской морены имеют мощность 2-8 м.

Месторождение включает три основных участка: Сычевский, Щелкановский и Ивайловский; р. Гряда, протекающая по площади месторождения, разделяет Щелкановский участок на правобережную и левобережную части.

При классификации горной массы продуктивной толщи по месторождению в целом выход валунно-гравийной составляющей колеблется от 11 до 85% (в среднем 51,6%) для сухой зоны и от 9,6 до 77% (в среднем 40,1%) для обводненной зоны; доля валунов - 18 и 6% соответственно. Валуны на 64-76% сложены осадочными породами, на 10-22,3% метаморфическими и на 6,3-22% изверженными. Петрографический состав гравийных частиц: карбонатные породы 37-47%, кремни 16-20%, граниты 11-20%. Насыпная объемная масса гравия составляет 1330-1710 кг/м³. Гранулометрический состав песков отсева (Сычевский и правобережная часть Щелкановского участка) фракции в %: среднезернистая 42, мелкозернистая 29, алевритовая 3,6-7,4, глинистая 0,8-37,6. После предварительной промывки от глинистых, илистых и пылеватых частиц гравий и пески отсева пригодны в качестве крупного и мелкого заполнителя бетонов.

Сычевское месторождение является одним из крупнейших в России, запасы всех его участков составляют 350 млн м³ валунно - гравийно - песчаной строительной массы; разведанные запасы месторождения обеспечивают работу Сычевского ГОКа более чем на 30 лет. Основными потребителями продукции комбината являются предприятия крупнопанельного домостроения Москвы и Московской области, производители железобетонных изделий, строительно-монтажные организации различных министерств и ведомств, предприятия дорожного строительства.

Месторождение имеет водно-ледниковое (флювиогляциальное) происхождение.

19.2. Строительные и облицовочные камни

Горные породы как естественные камни в современном строительстве рассматриваются главным образом в качестве материала для облицовки фасадов и интерьеров зданий, а также для изготовления архитектурно-строительных деталей, от которых требуется особая прочность или погодоустойчивость. Они являются превосходным бортовым и другим штучным камнем. Уникальным видом штучного камня является так называемый монументальный камень, получаемый в особо крупных блоках и используемый для памятников, крупных декоративных сооружений, колонн и т. п. Отдельные изделия из такого камня являются национальным достоянием (например, Александровская колонна на Дворцовой площади и колонны Исаакиевкого собора в Санкт-Петербурге, изготовленные из монолитов гранита-рапакиви месторождения Возрождение близ ж/д станции Выборг).

Крупнокусковый рваный камень (бут) большой объемной массы, высокой прочности, минимальной пористости, водопоглощения и растворимости в воде используется для строительства плотин и других гидротехнических сооружений, а также фундаментов зданий.

Для сооружения стен, перегородок и перекрытий в виде штучного камня используются главным образом легкие породы (известняки, туфы и др.). Они характеризуются достаточно высокой пористостью, высокими теплоизоляционными свойствами, легко распиливаются на блоки и плиты, обладая при этом достаточной прочностью и морозостойкостью.

Декоративно-облицовочный камень и каменные архитектурные детали широко используются даже там, куда их приходится доставлять на значительные расстояния, так как доля этих изделий в общем тоннаже зданий сравнительно невелика. Для архитектурного оформления фасадов и интерьера камень является незаменимым по художественной выразительности и монументальности материалом, применение которого в то же время защищает здание от воздействия атмосферных процессов (облицовка) и повышает прочность строительных деталей (ступени, подоконники, половые плиты и др.).

Таким образом, необходимыми условиями для использования горных пород в качестве строительного и облицовочного камня являются их прочность и долговечность, соответствующая объемная масса и водопоглощение, морозостойкость, декоративность, блочность (возможность получения из массива блоков определенных размеров) и др.

Перечисленные физические и технические свойства, в первую очередь прочность и долговечность, определяются главным образом минеральным составом, структурно-текстурными особенностями, трещиноватостью и другими характеристиками горной породы. Из породообразующих минералов наиболее устойчивым к химическому и механическому воздействию является кварц; менее устойчивы полевые шпаты, пироксены, амфиболы и слюды, подвергающиеся разложению в процессе выветривания; присутствие сульфидов и вторичных минералов (хлорита, эпидота, талька и др.) свидетельствует о ее невысоких прочностных и декоративных (образование ржавых пятен при разложении сульфидов) свойствах. Порода массивной текстуры и мелкозернистой структуры (табл. 39) в общем случае обладает большей прочностью по сравнению со своей полосчатой, крупно- или неравномернозернистой разновидностью. Наличие в породе микротрещин снижает морозоустойчивость и долговечность камня, а макротрещины предопределяют блочность породы при ее разработке.

Окончательная оценка горной породы как возможного строительного камня дается по результатам комплекса лабораторных испытаний, включающих определение объемной массы и плотности, пористости, водопоглощения, морозоустойчивости, прочности на сжатие, растяжение и изгиб, истираемости (абразивности), вязкости и др. Классификация горных пород, принятая в строительстве и архитектуре, основана на их важнейших физических свойствах (табл. 40). Предпочтительное использование магматических и метаморфических пород как облицовочных материалов связано с их относительной долговечностью (табл. 41).

Декоративность породы, определяемая ее цветом и текстурно-структурными особенностями, зависит также и от фактуры (способа обработки) поверхности. Различают колотую, пиленую, кованую, шлифованную (полированную) и другие фактуры.

Особое значение имеет оценка блочности породы. Выход блоков из горной массы определяется системой трещин отдельности: их ориентацией и частотой. Оптимальными являются горизонтальные или слабонаклонные трещины с расстояниями друг от друга 1,5-3 м; это так называемые <постельные> трещины, определяющие высоту блока и подуступы карьера при добыче. Вертикальные и наклонные трещины предопределяют форму добываемых глыб для разделки на блоки, а их густота - размеры этих глыб. Для разработки наиболее благоприятны трещины, падающие под углом 80-90°.

По способу добычи принято деление блоков на пиленые, то есть добываемые камнерезными машинами (известняк, мрамор, травертин и др.), и колотые (гранит, габбро, лабрадорит и др.). Для стенового камня существуют три основных типа пиленых блоков (мм): 390x190x188; 490x240x188; 390x190x288; используются также неполномерные типы иных размеров. Блоки, предназначенные для получения облицовочных изделий, по своему объему подразделяются на пять групп (табл. 42). Принятая колотая фактура таких блоков допускает наличие неровностей глубиной (высотой) до 100 мм; обмер блоков производится по вписанному параллелепипеду. Колотые блоки распиливаются на облицовочные плиты стандартных размеров (табл. 43); предусмотрено получение полоски и шашки, используемых для настила полов в помещениях с интенсивным движением (вестибюли станций метро и общественных зданий).

Отходы при получении облицовочного камня могут использоваться в качестве дробленых отделочных материалов для получения поверхностей, обладающих высокими декоративными свойствами (например, крошка цветного мрамора).

В зависимости от генезиса пород морфология промышленных залежей месторождений строительных и облицовочных камней будет различной. Для магматических месторождений - это неправильные массивы и тела, покровы и потоки (месторождения гранитов, сиенитов, габбро, диоритов, базальтов, андезитов, риолитов, туфов и др.). Для метаморфических месторождений мраморов, кварцитов, гнейсов, амфиболитов свойственны пластообразные пологие и крутопадающие залежи. Осадочным месторождениям строительного камня (известняки, доломиты, песчаники и др.) присущи пластовые горизонтальные или пологие залежи.

В подавляющем большинстве случаев разработка этих месторождений осуществляется карьерами.

Рис. 92. Геологическая схема Шокшинского месторождения кварцитов (Неметаллические полезные ископаемые СССР). 1 - диабазы; шокшинская свита: 2 - красные песчаники, кварциты: 3 - малиновые, 4 - красные, 5 - розовые; 6 - хлорит-серицитовые сланцы; 7 - серые песчаники; 8 - забои действующих карьеров.

Шокшинское месторождение кварцитов

Шокшинское месторождение кварцитов находится в Карелии на юго-западном берегу Онежского озера к юго-востоку от Петрозаводстка. Площадь месторождения выполнена породами шокшинской и шелтозерской свит иотнийской серии протерозоя, образующими пологую синклиналь с углами падения крыльев от 10 до 15-25° (рис. 92). Имеется также пластообразное тело диабазов и покров четвертичных отложений мощностью до 1 м.

Обнажающиеся в северной части месторождения образования шелтозерской свиты представлены песчаниками серого цвета, иногда красновато- и желтовато-серого. Эти породы вверх по разрезу последовательно сменяются розовыми, красными и малиновыми кварцитами, переходящими далее в красные песчаники. Мощность кварцитов составляет 41 м, причем на долю малиновой разновидности приходится 17 м, а вышележащих красных песчаников - 40 м. Красные и розовые кварциты разделены пачкой хлорит-серицитовых сланцев. Основную промышленную ценность представляют красные и особенно малиновые кварциты, получившие наименование <шокшинские порфиры>.

Кварциты разбиты тремя системами трещин: субмеридиональными, падающими под углом 62-90°, субширотными, с углами падения 66-90°, и согласными с напластованием, падающими под углами около 10°. Расстояние между трещинами в каждой из этих систем составляет 1-1,5 м.

Малиновым кварцитам присуща грубая косая слоистость с падением на юго-восток, красивая однородная темно-малиновая окраска. Они мелкозернисты и состоят из

округлых и угловато-округлых зерен кварца размерами 0,1-0,2 мм, покрытых тончайшими оболочками оксида железа Fe₂O₃ и сцементированными вторичным кварцем. Между зернами кварца присутствуют редкие (до 5-8%) чешуйки пирофиллита. Содержание кремнезема в породе достигает 98%, огнеупорность - 1750°C.

Возможный объем блоков 0,14, редко до 1,5 м³. Выход блоков размером 0,2-0,5 м³ около 50%. Предел прочности на сжатие для малиновых кварцитов 137-149 МПа; красных песчаников - 128 МПа; объемная масса 2,63 г/см³, истираемость 0,1 г/см². Кварцит трудно обрабатывается, но принимает совершенную полировку.

Месторождение образовалось в результате метаморфизма первично осадочных песчанистых отложений с уплотнением породы и переходом железных охр в пластинки гематита, обусловившему неповторимые окраски шокшинского порфира. Шокшинский кварцит, благодаря уникальной окраске и высочайшей прочности, пользуется мировой известностью. На Международной выставке 1938 г. в Нью-Йорке он получил высокую оценку. В Париже во Дворце инвалидов из него сделана гробница Наполеона. В Санкт-Петербурге - хоры Исаакиевского и Казанского соборов. Шокшинским малиновым кварцитом облицована могила Неизвестного солдата и выполнен верхний портик Мавзолея В.И.Ленина.

Разработка месторождения ведется открытым способом, периодически и в небольшом объеме, учитывая уникальность этого камня. Добываются малиновые и красные кварциты. Продукция используется в облицовке (тесаные блоки), для футеровки в металлургии, в качестве бута (отходы).

Коелгинское месторождение мрамора

Месторождение находится на Южном Урале (Челябинская область) в 25 км от ж/д станции Еманжелинская. Его геологическое строение определяется крупной линзой мраморов, залегающей в окружении карбонатных пород визейского возраста. Линза имеет северо-восточное простирание и крутое (65-70°) юго-восточное падение. Ее длина 7 км, ширина выхода 1,6 км; она разведана до глубины 130 м (признаков выклинивания не установлено). Четвертичные суглинки и почвенно-растительный слой, перекрывающие каменноугольные карбонатные породы, имеют мощность 0-36 м, составляя в среднем 4,9 м.

Линза мраморов разбита пологими трещинами северо-западного простирания с падением на юго-запад и на юго-восток под углами 0-30°. На поверхности развиты карстовые воронки диаметром до 50 м и глубиной до 37 м, на глубине - карстовые полости диаметром до 13 м, заполненные глиной с обломками мрамора, и каверны выщелачивания.

Мрамор мелко- и среднезернистый, массивный, белый, иногда с голубоватым оттенком и светлой пятнистостью. Его объемная масса 2,71 г/см³, плотность 2,74 г/см³, водопоглощение 0,01-0,58%, пористость до 3%, предел прочности на сжатие 51-72 МПа, истираемость 0,37-5,0 г/см², удельное объемное сопротивление 1,3^.10¹³. Химический состав (мас.%): СаО 55,16; MgO 0,2. Марка морозостойкости Мрз - более "100". Мрамор хорошо принимает полировку, обладает высокой декоративностью и пригоден для наружной и внутренней облицовки зданий, а также для изготовления электротехнических досок.

Генезис месторождения контактово-метасоматический: образование мраморов связывают с термальным воздействием Варламовской и Коелгино-Кабанской гранитоидных интрузий на карбонатные визейские толщи.

Добыча осуществляется в уступах трех карьеров с помощью камнерезных машин в виде мраморных блоков, имеющих сечение 1x1 м и произвольную до 3 м длину. Выход блоков из горной массы достигает 32%. Выход плит толщиной 20-25 мм из 1 м³ блоков - 18,5 м. АО крупнейшее в России предприятие по добыче и переработке белого мрамора с годовым объемом добычи блоков до 30 тыс м³ и эксплуатационными запасами свыше 18 млн м³.

Плиты Коелгинского мрамора широко используются при отделке интерьеров и облицовке колонн и внутренних стен зданий и сооружений, вестибюлей станций метрополитенов и др. объектов. Вязкость мрамора позволяет использовать его для орнаментальных работ. Коелгинский мрамор использован в наружной облицовке Кремлевского Дворца съездов, Дома Правительства РФ, зданий Российской Академии наук, Министерства обороны, Академии общественных наук, мемориального комплекса на Поклонной горе, административных зданий на Октябрьской площади в Москве, драматического театра в Челябинске, различных зданий городов России и стран СНГ.

Артикское месторождение туфов, Армения

Месторождение расположено недалеко от г. Ленинакана. Его геологическое строение определяется широким развитием вулканогенных пород антропогенового возраста и современными образованиями. Антропогеновые вулканиты представлены лавами андезито-дацитов и андезито-базальтов, вулканическими шлаками и туфами, пемзами.

Промышленный интерес представляет почти горизонтальная пластовая залежь вулканических туфов мощностью в 2-26 м, развитая на площади в сотни квадратных километров. Слагающие ее туфы различны: относительно более легкие (артикские) образуют большую часть залежи, более тяжелые (дацитоподобные) распространены главным образом в нижней части залежи; третий, еревано-ленинаканский тип туфов развит ограниченно, встречаясь во фланговых частях залежи. Переходы между всеми этими разновидностями туфов - постепенные.

Залежь разбита системами редких субгоризонтальных и вертикальных трещин, обусловивших появление в туфах призматической отдельности. Кровля залежи мощностью от 0,3 до 2 м обладает сильной трещиноватостью и непригодна для получения облицовочного и стенового камня.

Перекрывающие залежь туфов современные отложения мощностью 0,3-3 м представлены песком, глиной, суглинком и почвенно-растительным слоем. Подстилающие образования - глины и андезито-дациты нижнего антропогена.

Туфы мелкопористые, розовато-коричневые и фиолетово-розовые, имеют кристаллокластическую структуру, пятнистую и псевдофлюидальную текстуру; они сложены вулканическим стеклом с включениями плагиоклазов, пироксенов и других минералов. Еревано-ленинаканские туфы в отличие от артикских - кирпично-красные и черные, более плотные, дацитоподобные. Химический состав всех трех выделенных разновидностей туфов близок (табл. 44).

Физико-механические свойства туфов: объемная масса 1,23-2,35 г/см³, плотность 2,63 г/см³, пористость 12,26-52,6%, водопоглощение до 25% (среднее 14,34%), предел прочности на сжатие 6,4-62 МПа, марка морозостойкости Мрз <25>.

Туфы используются как стеновой и как облицовочный камень. Выход блоков из горной массы 40%. Вулканические туфы пригодны также в качестве легких заполнителей бетонов. Облицовочные плиты из артикских туфов используются для наружной облицовки зданий как в южных, так и в средних климатических зонах СНГ. Добыча ведется камнерезными машинами. Туф широко применяется для отделки наружных стен в Армении. В Москве артикским туфом облицованы здания <Интуриста>, Института стали и сплавов (выходящее на Крымский вал) и др.

По объему добычи свыше 750 тыс м³ в год предприятие Артиктуф - одно из крупнейших в Армении.

Бодракское месторождение известняков, Украина

Месторождение находится в Бахчисарайском районе Крыма. В его геологическом строении принимают участие верхнемеловые и палеогеновые отложения, залегающие моноклинально с падением на северо-запад под углами 10-11°, перекрытые четвертичными суглинками и почвой мощностью 0,6 м.

Полезным ископаемым являются датские (верхний мел) известняки. В своей верхней приповерхностной части мощностью 1,3-7,0 м они выветрелые и вместе с вышележащими отложениями относятся к вскрышным породам кровли промышленной залежи. В контуре последней выделяются две разновидности известняков: вверху - мелкокомковатая, перекристаллизованная криноидно-мшанковая средней мощностью 12,1 м; внизу - однородная мелкодетритусовая мшанковая средней мощностью 9,5 м.

Известняки белые и серовато-белые с кремовым, местами желтоватым оттенком теплых тонов. Марка известняка по прочности 75-125 или от 7,5 до 12,5 МПа. Возможный объем блоков 2 м³. Они легко пилятся и обрабатываются. Химический состав в %: SiO₂ 4,16-10,10; Аl₂O₃ 0,14-1,3; Fe₂O₃ 0,11-0,42; СаО 48,18-52; MgO 0,98-1,95; P₂О₅ 0,04-0,12; п.п.п. 3,85-4,2. Обе разновидности известняков пригодны как пильные камни для изготовления крупных блоков, а отходы - для использования в содовой и цементной промышленности.

Образование известняков - осадочное биогенное. Разработка месторождения ведется карьером, в уступах которого получают крупные стеновые (198x150x50; 226x100x50; 302x100x50 см) и облицовочные блоки. Выход крупных и стандартных (39x19x19 см) блоков из горной массы 58-60%, выход плит толщиной 25-40 мм из 1 м³ блока 16-18 м², то есть достаточно высокий.

Хорошие декоративные свойства известняков этого и других месторождений Крыма обеспечили им признание строителей и архитекторов. Крупные блоки используются как стеновой камень, мелкие - для кладки стен, плиты пиленые - для наружной облицовки стен зданий и сооружений, бортовые камни - для садово-парковых дорожек.

Крымские известняки используются не только в южных районах (Украина), но и в средней полосе России, где в общем облицовочные камни должны быть более морозостойкими. В Москве они использованы для наружной облицовки отдельных зданий (например, 2-й Гуманитарный корпус МГУ на Ленинских горах).

Антигоритовые серпентиниты Кубы

Многочисленные массивы ультраосновных пород Кубы образуют узкий, вытянутый на 1000 км с запада на восток пояс, общей площадью 2200 км2. Эти интрузивные тела верхнеюрско-нижнемелового (?) возраста имеют удлиненные формы в плане и местами вместе с вмещающими их вулканогенно-осадочными породами мела и карбонатными образованиями верхней юры выполняют складчатые структуры, либо слагают крупные пологопадающие тела, надвинутые на отложения другого возраста. По своему составу они представлены перидотитами, дунитами и пироксенитами, в различной степени брекчированными и серпенитизированными.

Выделяются хризотиловые (хризотил-лизардитовые) и антигоритовые серпентиниты, причем первые резко преобладают над вторыми, слагая самые крупные на Кубе пластообразные массивы (Сан-Фелипе, Пинарес-де-Маяри, Моа, Баракоа), средние по размерам тела (близ городов Санта-Клара, Ольгин и Баия-Онда), а также множество мелких тел. Тела антигоритовых серпентинитов характеризуются небольшими размерами и встречаются в виде согласных образований среди терригенно-карбонатных комплексов, либо в виде тектонических включений (ксенолитов) среди хризотил-лизардитовых массивов.

Размеры этих ксенолитов - десятки-сотни метров в поперечнике; их контакты очень резкие и контрастные, благодаря большому различию в текстуре, цвету, сланцеватости между антигоритиовыми и хризотиловыми серпентинитами.

Антигоритовые серпентиниты - массивные или сланцеватые мелкозернистые породы зеленого цвета различных тонов с выразительным рисунком. Под микроскопом они характеризуются спутанно-мелкочешуйчатой структурой; главным минералом является антигорит (более 95%), иногда присутствуют единичные зерна кальцита, тремолит-актинолита, хлорита, лимонита и магнетита. Антигоритовый состав серпентинитов подтвержден их термическим анализом: очень четко фиксируется эндотермический эффект при 780°С и, в отличие от хризотиловых разновидностей, здесь отсутствует эндотермический максимум при 820°С.

По сравнению с хризотиловыми, антигоритовые серпентиниты обладают исключительно высокой прочностью, что с учетом средней твердости, высокой блочности (60% и выше) и весьма высокой декоративности определяет исключительную ценность этих пород как облицовочного камня.

В настоящее время эксплуатируется лишь одно месторождение антигоритового серпентинита - Пело-Мало, находящееся в 8 км восточнее Санта-Клары в центральной части страны. Это достаточно крупное изометричное тело, находящееся в окружении хризотил-лизардитовых серпентинитов. Орографически оно представляет изолированный округлый холм диаметром 450 м, выполненный массивными мелкозернистыми серпентинитами зеленого цвета различной интенсивности, очень плотными, вязкими, слабо просвечивающими в тонких сколах. Серпентинит на 90% и более состоит из чешуек и иголочек антигорита размером от 0,05 до 0,2 мм, образующих спутанно-чешуйчатую структуру. В небольшом количестве присутствуют кальцит, тремолит, актинолит, магнетит и гидроксиды железа. Особенностью химического состава антигоритовых серпентинитов Мело-Мало является существенное содержание железа (табл. 45).

В серпентинитах проявлено три системы трещин: аз. пд. 24° уг. пд. 80°; аз. пд. 110° уг. пд. 62°; аз. пд. 284° уг. пд. 46°. Расстояния между соседними трещинами в каждой системе колеблются от долей м до 2-3 м и более. Углы между системами трещин близки к прямым, что благоприятствует для получения кондиционных прямоугольных блоков.

Серпентиниты этого месторождения имеют торговое название <мраморы Верде Серрано>; они используются в виде полированных плит во внутренних облицовках ряда известных исторических зданий, деталей памятников и т.д. Повышение концентрации в них магнетита и лимонита, наблюдаемое в отдельных участках, снижает качество сырья: во влажных условиях эти минералы разлагаются и дают потеки.

Кроме месторождения Пело-Мало на Кубе известны и другие подобные проявления антигоритовых серпентинитов, пригодных в качестве облицовочного камня.

По представлениям геологов ИГЕМ РАН (Б.П.Беликов и др.), исследовавших эти месторождения комплексом полевых и лабораторных методов, образование антигоритовых серпентинитов происходило в обстановке метаморфизма высокого давления и относительно низких температур (10-12 кбар, 500°С). Такие условия способствовали формированию определенных текстурных и структурных особенностей, придающих им исключительную прочность при средней твердости.

Назад | Содержание | Вперед