К каким горным породам относится песчаник

ПЕСЧАНИК (а. sandstone; н. Sandstein; ф. gres; и. arenisca) — осадочная горная порода, состоящая из зёрен песка, сцементированных глинистым, карбонатным, кремнистым или другим материалом (рис.). По времени появления цементирующие вещества могут быть сингенетичными, т.е. отложившимися одновременно с зёрнами песка, и эпигенетичными, проникшими в рыхлую породу и заполнившими пустоты между зёрнами спустя определённое время после её отложения. По преобладающему размеру зёрен песчаники подразделяются на тонко-, мелко-, средне-, крупно- и грубозернистые. Песчаники, сложенные преимущественно зёрнами одного минерала, называются мономинеральными, двумя — олигомиктовыми, многими — полимиктовыми. В определение песчаника обычно включают состав цемента.

Песчаник может быть разного цвета, но преобладает серый, желтовато-серый или белый, реже красноватый. Плотность песчаника 2250-2670 кг/м 3 ; пористость 0,69-6,70%; водопоглощение 0,63-6,0%; предел прочности на сжатие 30-266 МПа. Лучшие физико-механические свойства имеет песчаник с кремнистым и карбонатным цементирующим веществом, худшие — с глинистым. При метаморфизме песчаник переходит в кварцит. Кварцевые песчаники и кварциты имеют огнеупорность 1700-1770°С.

ДОБЫВАЕМ ПЕСЧАНЫЙ КАМЕНЬ

Наиболее крупные месторождения песчаников и кварцитов сосредоточены, видимо, в зонах передовых прогибов геосинклиналей. Крупные месторождения кварцитов известны среди пород кристаллического фундамента. Месторождения песчаников встречаются и в пределах платформ. Формы залегания весьма разнообразны.

Докембрийские и палеозойские кварциты и кварцитовидные песчаники образуют обычно мощные пластовые тела. Среди молодых образований чаще развиты линзообразные и гнездообразные залежи песчаников, реже кварцитовидных песчаников. Наибольшей выдержанностью отличаются песчаники с первичным цементом и кварцитовидные песчаники.

На 1 января 1985 в CCCP запасы песчаников, используемого для производства щебня и бутового камня, учтены по 216 месторождениям в количестве 2140 млн. м 3 , а добыча их на 1984 составила 21,7 млн. м 3 (8,4% добычи камня для этой цели). На 1 января 1987 учтено 42 месторождения кварцитов и кварцитовидных песчаников, используемых в металлургической промышленности как флюсы и сырьё для производства огнеупоров с запасами 1064 млн. т. 97% запасов учтено на территории РСФСР, Украины и Казахстана.

На 12 месторождениях за 1986 добыто 13,2 млн. т сырья. Крупнейшие из разрабатываемых месторождений — «Сопка 248» в Кемеровской области (запасы 191 млн. т, добыча 3312 тысяч т) и Овручское в Житомирской области (запасы 141,6 млн. т, добыча 2415 тысяч т). Запасы песчаников как стекольного кварцсодержащего сырья учтены по 7 месторождениям песчаников и равняются 83,8 млн. т (12% стекольного сырья), в т.ч. месторождение «Серное» в Дагестанской ACCP — 57,0 млн. т. Добыча в 1986 составила 227 тысяч т. Запасы песчаников в качестве природных облицовочных камней (кварцит и песчаник) учтены по 11 месторождениям — 15,6 млн. м 3 . На 5 разрабатываемых месторождениях за 1986 добыто 32 тысяч м 3 блоков (0,7% всей добычи облицовочного камня в стране). Учтено одно месторождение песчаников (как пильные камни) в Азербайджанской ССР (Нафталанское) с запасами 315 тысяч м 3 . В качестве абразивов учтено 3 месторождения с запасами 12,0 млн. т. Сырьё пригодно для виброабразивной обработки металлоизделий; производства шлифзерна и абразивных микропорошков.

песчаник (минералы)

Источник: www.mining-enc.ru

Камень песчаник: состав, свойства и применение в строительстве

Песчаник представляет собой ископаемое осадочного происхождения, состоящее из песка и минералов, частицы которых прочно скреплены между собой глиной и известняком. Отличительной чертой песчаника является хрупкость. Но если минерал будет включать соединения слюды и кварца, то его прочность возрастет в несколько раз и не уступит известняку и граниту. Песчаник устойчив к температурам и атмосферным осадкам. Его издавна использовали для строительства домов.

Происхождение песчаника

Псаммолит образуется на дне рек, озёр, морей и океанов. Сначала горные породы разрушаются, превращаются в псаммит — песок, затем он перемешивается с природными цементирующими веществами, под давлением воды спрессовывается в течение столетий и преобразуется в высокопрочный минерал. Этот процесс называют литизацией. Также в некоторых случаях цементация породы происходит и без участия соединяющих частиц: при механическом сжатии (давление на огромной глубине) или расплавлении в твёрдом состоянии. Чем дольше песок подвергается сжатию, тем более зрелым и прочным становится этот стройматериал.

В случае образования полезных ископаемых на дне морей и океанов, через миллионы лет, в результате естественного движения земной коры (тектонической активности), рельеф поднимается, дно становится горами и равнинами на поверхности земли и крупные месторождения ценнейших осадочных пород становятся доступными для добычи.

История минерала

История формирования песчаника насчитывает миллионы лет. Пять тысяч лет назад его начали использовать для строительства жилищ и укрытий. Об этом свидетельствуют обнаруженные в пещерах и гротах наскальные рисунки, сохранившиеся до настоящего времени.

Благодаря эзотерическим свойствам камня, из него издревле возводили здания и комплексы. В качестве строительного материала он пользовался большим успехом в Париже во времена Наполеона Третьего. В Иордании из песчаника была выстроена усыпальница Петры, а в пирамидах Египта находится знаменитый Сфинкс.

Состав песчаника

Так как это полезное ископаемое потрясает разнообразием видов, существует множество классификаций по составу, отечественных и зарубежных, интересных в научном плане. Здесь же мы остановимся на показателях, полезных обработчику камня, дизайнеру, строителю и, конечно, покупателю.

Нередки также вкрапления растительного или животного характера, например: древесина в породе, образованной на дне рек, раковины, элементы окаменелостей вымерших рыб и животных — в океанском камне.

Глинистый песчаник с с нуммулитами. Обломок включает зерна кварца, полевого шпата, глауконита, обломки и целые раковины нуммулитов (1–2 см). Мелкозернистая, органогенная структура. Текстура слоистая.

По количеству минералов в составе песка, псаммолиты разделяют на:

• моногенные (один минерал),
• олигомиктовые (два минерала),
• полимиктовые (три минерала и более).

Физико-химические свойства

У песчаника нет единых физико-химических свойств. Если говорить о всех месторождениях мира, то разбег характеристик этого минерала следующий:

• породообразующее вещество – кварц, полевой шпат, слюда, глауконит;
• примеси – гранат, турмалин, рутил, магнетит, ильменит;
• твердость – 1600-2700 кг/м³;
• плотность – 2,25-2,67 г/см³;
• размер песчинок – 0,05-2 мм;
• водопоглощаемость – 0,63-1,57%;
• пористость – 0,63-1% у кварцевых дикарей, 1,5-2,73% у глинистых разновидностей;
• устойчивость к температурам – до 1690°С кремнистые и кварцевые песчаники.

По показателям плотности и хрупкости песчаник находится между известняком и гранитом, а низкое поглощение влаги и устойчивость к резким перепадам температур позволяет строить из этого камня надежные и долговечные строения в условиях переменного климата.

Песчаник, как и гранит, прочен и долговечен, при этом имеет несколько весомых преимуществ. Его стоимость по сравнению с гранитом на порядок ниже, а цветовой диапазон более широкий, а рисунок отличается затейливыми узорами, возникающими за счет плавных переходов цветов из одного в другой. Кроме того, песчаник легок в обработке и при правильной обработке имеет высокую стойкость к износу.

Свойства песчаника

Данные, приведенные ниже, достаточно общие. Если необходимы параметры выбранной вами породы, стоит уточнять их непосредственно у производителя или добытчика.
Плотность песчаника зависит от размера частиц, цементирующего вещества, прочих факторов и может колебаться от 1,6 гр/см3 до 2,77 гр/см3.
Некоторые виды достаточно хрупкие, некоторые по прочности приближаются к граниту. Это зависит от внешних факторов, состава песка, цемента. Например, породы с опаловым и халцедоновым цементом обладают высокой прочностью, с гипсовым, глинистым, мергелистым или известковым — средней прочностью. Есть виды, которые распадаются в воде.
Твердость по шкале Мооса: от 4 до 6.
Предел прочности на сжатие в сухом состоянии от 10 до 140 МПа.

Снашиваемость из-за трения — 0,55-0,72 гр./см2.

Морозостойкость — F50-F75. Выдерживает 50-75 циклов замораживания и размораживания.

Огнеупорность — кварцитовый псаммолит выдерживает 1700-1770°С без физических изменений.

Некоторые виды отличаются низкой теплопроводностью.

Источник: jemchuzhinafood.ru

Песчаник терминология характеристики классификация

Песчаники рассматриваются важной группой осадочных пород. Предполагается, что объективная оценка процентного содержания осадочных пород, классифицируемых как песчаники, составляет около 25%. Определить, что подразумевается под термином «песчаник», однако, совсем непросто. Все осадочные частицы размерами от 0,05 до 2 мм, по сути, являются песком, независимо от состава.

• 1 Попытки составления терминологии «песчаник»
• 2 Различные характеристики песчаников

• 2.1 Как определить песчаник среди других пород?
• 2.2 Вариации промежуточных случаев для песчаника
• 2.3 «Фундаментальные» свойства песчаника
• 2.4 «Дериватные» свойства песчаника

Попытки составления терминологии «песчаник»

Терминология «песчаника» для месторождения песка, в отличие от размера песчаного зерна, видится более сложной. Чтобы осадочную породу охарактеризовать песком, «большинство» частиц должны находиться в диапазоне песчаных размеров.

Но что значит «большинство»? Сколько более мелкого и / или более крупного материала допускает состав песка?

Учёными предпринимались различные попытки установить терминологию для смесей песка и более мелкого / крупного осадка с количественными границами.

Однако теоретически стандартной классификации не существует. На картинке ниже показаны два способа работы (верхние треугольники) со смесью песка, глины, ила.

Один способ «рациональный», составлен с учётом логичности и симметрии, другой отражает морскую геологическую практику.

Там же – в нижней части картинки, показаны два способа исследований (нижние прямоугольники) смеси песка и гравия. Первый способ — идеализированный и симметричный, второй способ отражает использование поля.

Трудности различия песчаника и конгломерата, с одной стороны, а также песчаника и алевролита, с другой стороны, достаточно схожи. Если горная порода содержит много ила с песком, таковая обычно классифицируется илистым песчаником.

Если же горная порода содержит много гравия и песка, такой материал логично классифицировать гравийным (галечным) или конгломератным песчаником.

Однако в составе горной породы не должно быть много гравия. По мнению некоторых специалистов, только содержимое гравия на 10-20% или того меньше, позволяет классифицировать горную породу конгломератом.

Пески (песчаные отложения), между тем, допускаю составы:

• кремнеземистые,
• карбонатные,
• эвапоритовые,

в случае выдуваемых ветром или переносимых водой частиц гипса на поверхностях игровых площадок в пустынях.

Но как только месторождение достаточно литифицировано под классификацию песчаника, термин применяется исключительно к силикатным породам, но не карбонатам. В случае обломочных карбонатных пород, частицы которых имеют размер песка, термин «известняк» имеет приоритет над термином «песчаник».

Различные характеристики песчаников

Существует множество характеристик песчаников, каждая из которых определяет неким образом эту осадочную породу. Часто встречаются следующие:

1. Песчаники обладают чрезвычайно широким диапазоном основ композиции — от полного кварца до небольшого количества кварца и большого количества полевого шпата и / или фрагментов породы.
2. Песчаники также показывают чрезвычайно широкий спектр текстур, от качественно отсортированных и хорошо округленных, до хаотичных и полуугловатых.
3. Сортировка и округление структурных зёрен, как правило, различаются, но есть важные исключения.
4. Основа композиции и структурная текстура тесно взаимосвязаны. Песчаники с различным структурным составом имеют, как правило, плохо отсортированные и плохо закругленные структурные зёрна. Песчаники с полностью кварцевой основой, как правило, имеют хорошо отсортированные и хорошо закругленные структурные зёрна, но опять-таки есть важные исключения.
5. Осадочные структуры в песчаниках, как первичные, так и вторичные, являются распространёнными, заметными и чрезвычайно полезными для интерпретации условий осадконакопления в большей степени, чем в других породах.

Как определить песчаник среди других пород?

Логично выполнить изыскательскую работу на присутствие в составе наносных (детритовых) зёрен. Для такой работы подойдёт обычная ручная линза (увеличительное стекло). Если песчаник довольно мелкий и богат матрицей, этот фактор способен, однако, затруднить изыскания, особенно если порода демонстрирует переход к метаморфизму.

Нередко породу классифицируют известняком только потому, что порода растворяется в кислоте. Но этому может способствовать карбонатный цемент или небольшой процент карбонатных зёрен либо окаменелостей, присутствующих в настоящем песчанике.

В действительно сложных ситуациях по исследованию, при абсолютном напластовании, всегда есть вероятность предположить песчаник, а не какой-нибудь другой вид породы. Но в реалии исследователь может иметь дело с вулканической магматической породой.

Ниже отмечен аннотированный перечень других типов пород, вполне способных интерпретировать песчаник:

• вулканические,
• известняки,
• граниты,
• низкоуровневая золотодобыча.

Для варианта фельзических (кислых) вулканогенных отложений существует истинная градация, где многие фельзические вулканические породы внешне схожи с определёнными «обычными» песчаниками. В случае мафических вулканитов, некоторые тёмно-серые граувакки сильно схожи с базальтами / андезитами.

Вариации промежуточных случаев для песчаника

Для варианта известняков, помимо того факта, что существуют действительно промежуточные случаи, когда одна часть структуры является карбонатной, а другая — силикатной, некоторые тёмные неископаемые известняки внешне выглядят как песчаники.

Для варианта гранитов, грубые, хорошо цементированные песчаные породы, богатые полевым шпатом, сильно похожи на граниты. Тщательное изучение текстуры и возможность увидеть принадлежности напластования, как правило, помогают достигать точного определения.

Наконец, с вариантом низкоуровневой золотодобычи проблема заключается в суждении о том, где провести черту. Черту под песчаником поможет подвести список свойств этой породы.

«Фундаментальные» свойства песчаника

«компонентный» состав обычно содержит:

• минералы,
• обломки пород,
• окаменелости,
• органическое вещество.

Текстура осадочной структуры, как правило, отличается:

• размером зерна,
• формой зерна,
• расположением зерна.

«Дериватные» свойства песчаника

• химический состав;
• объёмная плотность;
• цвет;
• прочность (растяжение, сжатие, сдвиг);
• пористость;
• проницаемость;
• скорость упругой волны;
• электрические свойства;
• теплоемкость;
• теплопроводность и т.п.

В дополнение к этому, есть ряд других важных вещей, которые допустимо описать, но которые не вписываются в приведенный выше список:

• рыхлость (степень уплотнения или литификации);
• разделяющие характеристики;
• развитие расщепления породы;
• характеристики выветривания;
• склон / формирование скалы.

Составляющие песчаников (частичный обзор)

Минеральный скелет:

• кварц (обычно доминирующий);
• полевой шпат (шпат >> плагиоклаз; обычно частично изменён; микроклин > ортоклаз);
• фрагменты породы (кремень / кварцит действуют как кварц; другие не устойчивы);
• тяжелые минералы (разнообразные; большинство минералов; редки в изобилии);
• слюды (обычные, малой % долей; мусковит >> биотит);
• обломочные карбонаты (смеси распространены меньше, чем законченные структуры);
• глауконит (локально, иногда в богатых кварцем породах).

Пустой заполнитель:

• кварц (как вторичные гипертрофии);
• кварц (в виде рекристаллизованного аморфного кремнезёма);
• кремень (аморфный кремнезём);
• кальцит (реже доломит);
• гематит (первичный или вторичный);
• экзотика (ангидрит, гипс, барит, галит, сидерит и т. д.);
• матрица (мелкий материал, не аутигенный);
• мелкозернистые нефиллосиликаты (кварц, полевой шпат, карбонаты);
• мелкозернистые филлосиликаты (начинаются как глинисто-минеральные грязи, перекристаллизовываются в «серицит», «белую слюду», хлорит);
• богатые филлосиликатом фрагменты крупных горных пород.

Классификация песчаников по принципу трёхмерного треугольника

Много усилий ушло на разработку рациональных классификаций песчаников — больше, чем для других осадочных пород. Геологи согласны с тем, что классификации важны и полезны не только для общения, но и для организации мышления.

Качественно сделанная классификация может помочь выявить основные закономерности, которые необходимо объяснить. Существует много разных видов классификации. Обычно проводится различие между генетической и описательной классификацией.

При классификации пород существует общее согласие, что лучшая классификация — это описательная, тогда как за основу берётся генетическая. Преимущество генетической классификации в том, что этот вариант более объективен, но одновременно ориентирован на происхождение породы.

Проблема с классификацией песчаника, подобной эолийской, в том, что интерпретация условий осадконакопления встроена, что не защищает от ошибки.

Ниже отмечены некоторые из важных генетически основанных определяющих параметров, которые можно использовать:

• происхождение,
• минералогическая зрелость,
• текстурная зрелость,
• осадочная среда,
• диагенез.

Почти все без исключения разработанные классификации использовали первые три из параметров списка. Большое количество классификаций было официально предложено в печатном виде. Все классификации, кроме нескольких, однако, принесли мало пользы на практике.

Большинство представляют не более чем исторический интерес на данный момент времени. Наиболее широко используемыми остаются сейчас только три классификации. Получили названия по именам учёных:

Технология классификаций показана на картинке ниже в виде трёхмерной модели:

Основная идея классификации заключается в том, что существует два широких текстурных вида песчаников:

1. Арениты, без заметной мелкой матрицы вместе с минеральным скелетом.
2. Граувакки, с ощутимой мелкой матрицей вместе с минеральным скелетом.

Внутри каждого из этих классов песчаника имена присваиваются на основе процентного содержания трёх основных компонентов структуры:

1. Кварца.
2. Полевого шпата.
3. Фрагментов породы.

Однако отмеченные классификации допустимо использовать только в ограниченной степени в данной области. Эти варианты предназначены для тонких работ.

Видится, например, полезным применение в полевых условиях, только если песчаник довольно грубый. Если обнаруживается невозможность применения в полевых условиях, остаётся петрология – составление треугольных композиционных диаграмм.

При помощи информации: SbGeo

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .

Источник: zetsila.ru