Из строительных материалов природного происхождения один заслуживает особенно пристального внимания. Еще в глубокой древности люди высоко оценили его прочность, долговечность и природную красоту.
Песчаник представляет собой сцементированную обломочную породу в виде мелких обломков минералов и кристаллических пород, объединенных в структуру минеральным цементом. Относится к традиционным строительно-отделочным материалам.
Месторождения песчаника
Песчаник – весьма распространенная порода осадочного чехла. Ее залежи приурочены к аккумулятивным бассейнам. Породы различных месторождений могут значительно отличаться ввиду разных источников происхождения материала, особенностей его отложения и диагенеза. Генезис Происхождение песчаника связано с разрушением горных пород, переносом, переотложением и диагенезом обломочного материала...
Применение песчаника
Из строительных материалов природного происхождения один заслуживает особенно пристального внимания. Еще в глубокой древности люди высоко оценили его прочность, долговечность и природную красоту....
Генезис
Формирование песчаников, как обломочных осадочных пород, происходит путем последовательного механизма разрушения горных пород другого генезиса, переноса, аккумуляции и диагенеза терригенного материала. Генезис приурочен к бассейнам аккумуляции терригенного материала: морям, низменностям, озерам.
Условия и способ образования определяют залегание и свойства пород. Так, цементация может быть сингенетической или постгенетической диагенезу. В первом случае в толща осадка переходит в песчаник равномерно пластами, в результате чего проявляется слоистость. Постгенетическая цементация происходит в результате просачивания растворов в толщу рыхлых отложений по порам и трещинам. При этом происходит частичная цементация осадка, приводящая к формированию линзообразных тел песчаника. От условий образования зависит состав цемента: известковый – для разностей морского генезиса, глауконитовый – для пород, формирующихся на мелководье, гипсовый – для лагунных и озерных условий, железистый – для континентальных песчаников. Граувакковые песчаники сложены продуктами разрушения основных и средних пород.
Состав
Песчаник слагают частицы размером от 0,05 до 2 мм, образовавшиеся в результате разрушения кристаллических пород. В основном они представлены кварцем, как наиболее устойчивым породообразующим минералом. Также в состав в качестве основных компонентов входят полевые шпаты, слюды, глауконит, иногда обломки пород. Акцессорные минералы представлены в небольших количествах ильменитом, цирконом, гранатом, рутилом, турмалином, магнетитом. В зависимости от дальности переноса и места формирования частицы обладают различной окатанностью и разной степенью сортировки.
Цементирующее вещество встречается различного состава: глинистого (гидрослюды, каолинит и др.), известкового (кальцит, доломит, реже железистые карбонаты), кремнистого (кварц, опал, халцедон), железистого (окислы и гидроокислы Fe), фосфатного, цеолитового, сульфатного, хлоритового, смешанного.
Систематика
Песчаники подразделяют в основном по составу.
В качестве критерия используют однородность состава обломочного материала, разделяя данные породы по этому признаку на 3 группы.
- Мономиктовые (мономинеральные) разности представлены в основном кварцевыми песчаниками, меньше – полевошпатовыми и глауконитовыми.
- Олигомиктовые включают частицы двух минералов. К ним относятся полевошпатово-, слюдисто-кварцевые и др.
- Полимиктовые состоят из обломков нескольких минералов. Эту категорию подразделяют на 2 типа по особенностям состава.
- Аркозовые характеризуются преобладанием полевых шпатов над кварцем либо образовались из продуктов разрушения гранитов и гнейсов и поэтому содержат слюды и хлорит.
- Граувакковые отличаются сложным составом с содержанием обломков пород и цементом из тонкозернистого терригенного материала либо имеют грубозернистый состав с темным аргиллитовым цементом, содержащим слюды и хлориты. Такие песчаники обычно диагностируются по присутствию темноокрашенных обломков минералов тяжелой фракции среди основной массы светлоокрашенных частиц породообразующих минералов.
По размеру структурных элементов песчаники подразделяют на мелко- (0,1-0,5 мм), средне- (0,5-1 мм) и крупнозернистые (1-2 мм).
По особенностям слоистости соответствующие разности подразделяют на плитняк с относительно толстыми, прочными структурными отдельностями с гладкой поверхностью и камень-пластушку с тонкими, неровными слоями.
Свойства
Благодаря небольшому размеру структурных элементов песчаник характеризуется относительно высокой плотностью, составляющей примерно от 2200 до 2700 кг/м3. При этом показатель пористости варьирует от 3,5 до 30%, что определяется структурными особенностями цемента. Водопоглощение в любом случае низкое и составляет менее 2%.
Характеристики данных пород значительно варьируют в зависимости от состава. Так, лучшими физико-механическими свойствами отличаются разности с кремнистым цементом, средними – с карбонатным, а худшими в этом отношении считают песчаники с глинистым цементом. Наибольшая огнеупорность характерна для кварцевых пород с кремнистым цементом.
На основе структурных особенностей выделяют ряд специфических разностей.
- Оолитовый. Высокопористая разность с большими межзерновыми полостями, не занятыми цементом.
- Пизолитовый. Аналогичен предыдущем, но отличается большим размером структурных элементов.
- Литографический. Однородная порода высокой плотности.
- Песчаник-ракушечник. Пористая разность с примесью органических остатков в виде обломков ракушек.
Окраска – преимущественно светлых оттенков: бежевого, янтарного, желтого, красного, реже – золотистого, голубого, серо-зеленого. Зависит от состава: бурые и красные оттенки обусловлены присутствием гидроокислов железа в цементе, черные и темно-коричневые – битума. Кварц придает светлую окраску.
Применение
Песчаники используются в строительно-отделочной сфере как стеновой и отделочный материал, щебень, бутовый камень. Для данной отрасли он подходит благодаря невысокой стоимости, обусловленной его распространенностью, и эксплуатационным характеристикам. Порода при невысокой твердости, определяющей простоту обработки, достаточно прочная и нехрупкая. Средняя устойчивость к истиранию позволяет использовать песчаник для покрытия малонагруженных полов и тротуаров.
В сравнении с известняком данная порода отличается в лучшую сторону низким водопоглощением, сокращающим подверженность морозному выветриванию, однако ввиду разнородного состава она уязвима к температурному выветриванию, особенно полиминеральные крупнозернистые разности. Последнее ограничивает возможности применения таких вариантов во внешней отделке условиями мягкого климата без резких температурных колебаний.
Кварцевые разности применяют в производстве стекла, огнеупорных материалов, в металлургии в качестве флюса.
К песчаникам приурочены месторождения рудного сырья, например, меди, и углеводородов ввиду их коллекторских свойств.