1.3. Діагностичні ознаки та класифікація гірських порід

1. Фізичні властивості гірських порід

Мінерали як самостійні геологічні утворення зустрічаються в земній корі порівняно рідко. Частіше вони об'єднуються у закономірні сполуки, які називають гірськими породами. Гірські породи – це природні мінеральні агрегати, що утворюються внас­лідок різноманітних геологічних процесів і заляга­ють у земній корі у вигляді самостійних тіл. Вивчен­ням гірських порід займається окрема галузь геоло­гічної науки – петрографія (від грецьк. – "камінь" та "описувати"). Як і мінерали, гірські породи характери­зуються певними фізичними властивостями, які од­ночасно є діагностичними ознаками при визначенні тієї чи іншої породи. Серед фізичних властивостей гірських порід найважливішими є: мінералогічний склад, структура й текстура.

Мінералогічний склад визначається набором мінералів, із яких складається порода. При цьому слід розрізняти мінерали, які є обов'язковими для даної породи (їх називають породоутворю­ючими), і мінерали, присутність чи відсутність яких істотно не впливає на особливості породи (так звані другорядні або акцесорні мінерали). Наприк­лад, породоутворюючими мінералами для граніту ви­ступають кварц, польовий шпат та слюда. Відсутність будь-якого з цих мінералів змінює саму породу (безкварцевий граніт називають сієнітом тощо). В той са­мий час у граніті часто зустрічаються акцесорні міне­рали (рогова обманка та ін.), наявність яких зовсім не обов'язкова.

Серед численних гірських порід виділяються ут­ворення мономінеральні, що складаються переваж­но з одного мінералу (мармур – з кальциту, бурий залізняк – з лімоніту, кам'яна сіль – із галіту тощо), при­чому іноді вони навіть зберігають назву породоутво­рюючого мінералу (гіпс, фосфорит та ін.). Проте біль­шість гірських порід є полімінеральними, тобто утво­реними сполученням двох чи більше мінералів.

Структурою називають будову мінераль­ного агрегату породи, тобто ступінь кристалізації мі­нералів, форму та розміри мінеральних зерен у по­роді. Так, за ступенем кристалізації виділяють повнокристалічну структуру (усі мінерали, що входять у по­роду, повністю перетворилися на кристали – граніт, мармур), порфирову (на загальній нерозкристалізованій масі виділяються кристали одного або кількох мінералів – порфирит, андезит), прихованокристалічну (кристали розрізняються лише під мікроскопом – базальт) та інші (рис.1.3.1,1.3.2). За розмірами кристалів розрізняють велико-, середньо- та дрібнозернисту структури.

Текстура – будова породи, взаємне розташу­вання мінералів у породі. Так, виділяють масивну текстуру (мінерали розкидані по всій масі породи без певної закономірності – граніт, габро), смугасту (гнейс), флюїдальну (натічну – наприклад, обсидіан), пористу (пемза, туф) та інші види текстур.

А.

Б.

В.

Рис. 1.3.1. Структура магматичних (А), осадових (Б) та метаморфічних (В) порід

2. Класифікація гірських порід.

Основні фізичні властивості порід залежать від умов їх утворення (генезису). Саме тому у петрогра­фії прийнято поділяти всі гірські породи на три ге­нетичні класи: магматичні, осадові та метаморфічні. Породи різних класів формувалися протягом усієї геологічної історії Землі, продовжується цей процес і сьогодні. Магматичні та метаморфічні породи іноді в літературі об’єднують у групу кристалічних порід. Вони утворились внаслідок дії процесів, що протікають у надрах Землі. Осадові породи нагромаджуються на поверхні Землі і пов’язані з екзогенними процесами.

Магматичні гірські породи.

На долю магматичних порід разом із метаморфічними припадає біля 95% маси земної кори, хоча поверхню Землі вони покривають лише на 25%. В залежності від умов утворення, магматичні породи поділяють на три групи:

1. інтрузивні(від лат "інтрузіо" – проникати), утворились при застиганні магми в надрах земної кори,

2. ефузивні(від лат "ефузіо" – розтікатися), пов'язані із застиганням магми, котра вилилась на поверхню Землі,

3. пірокластичні (від грець "пір" – вогонь і "клястикос" – подрібнений), утворені в результаті накопичення уламкового матеріалу, викинутого в атмосферу при виверженні вулканів

Інтрузивні породи мають повнокристалічну структуру (рис.1.3.2.а), через те, що в глибоких шарах Землі в зв'язку з поступовим зниженням темпера­тури застигання магми проходить повільно, а при великому тиску на неї товщ вищезалягаючих гірських порід в магмі зберігаються гази і пари, котрі сприяють кращому росту кристалів і кращій розкристалізації. В результаті утворюються породи, котрі складаються повністю із зерен мінералів, щільно прилягаючих одне до одного. Іноді на загальному фоні повнокристалічної основної маси видні більш крупні кристали мінералів, які мають той же ж склад, що й основна маса. Така структура називається порфіроподібною (рис.1.3.2.б).

При виливанні магми на поверхню Землі виділяється багато газів та парів, внаслідок чого температура і тиск у магмі різко падають і в ній виникають несприятливі умови для кристалізації мінералів. Збіднена таким чином магма, яка вилилась на поверхню Землі, називається лавою. В результаті може утворитись суцільна аморфна маса зі склоподібною структурою. Якщо в цій масі помітні сліди течії лави – кажуть про флюїдальну структуру (рис.1.3.2.в). Іноді утворюється мікрокристалічна маса, в якій кристали можна розрізнити лише під мікроскопом, – так звана прихованокристалічна структура (рис.1.3.2.г). Для ефузивних порід характерна також і порфірова структура (рис.1.3.2.д), що являє собою вкраплення окремих порівняно крупних кристалів в загальну прихованокристалічну або дрібнозернисту масу. Ці вкрапленики утворюються ще під час підняття магми до поверхні Землі.

Вилив лави часто супроводжується викидом в атмосферу розсипчастих продуктів виверження того ж складу, які дають початок пірокластичним породам. Розсипчасті нагромадження найдрібніших часток називають вулканічним попелом, а частки діаметром 2-5 мм – вулканічним піском. Більш крупні уламки, які викидаються з вулканів, називаються лапілями (розміром до 20 мм) і вулканічними бомбами (розміром від 20 мм до декількох метрів у поперечнику). Для пірокластичних порід властива кутастість уламків та невідсортованність, вони нагромаджуються, як правило, на схилах вулканів.

.

Рис. 1.3.2. Структури магматичних гірських порід (під мікроскопом):

а – повнокристалічна, б – порфіроподібна, в – флюїдальна,

г – прихованокристалічна, д – порфірова.

Зцементовані вулканічні попіл та пісок утворюють відносно міцну породу – вулканічний туф. При наявності у туфі більш крупних уламків, порода називається вулканічною брекчією. Значні родовища туфів розробляються в Закарпатті та Криму. Основними текстурами магматичних порід є щільна, котра зустріча­ється як в інтрузивних, так і в ефузивних породах та пориста, притаманна лише для ефузивних порід, Таким чином, за структурою та текстурою можна визначити умови утворення порода

В польових умовах необхідно звертати увагу на форми залягання магматичних тіл. Так, для ефузивних порід властиві покриви, потоки та обеліски, для інтрузивних – батоліти й штоки, для жильних – жили, дайки, лаколіти, лополіти і факоліти (рис.1.3.3).

Рис. 1.3.3. Форми залягання магматичних тіл.

Таблиця 1.3.1. Класифікація магматичних порід.

Групи порід за вмістом Sі02 (кислот­ністю).	Породи за умовами утворення
	Інтрузивні (структура повнокристалічна, текстура масивна).	Ефузивні (структура прихованокристалічна, склоподібна, порфі­рова; текстура масив­на та пориста).	Пірокластичні (структура вулка-нокластична, тек-стура шарувата).
Кислі, Sі02 >65% (світлих кольорів).	Граніт (мікроклін, ортоклаз – 40%; альбіт – 20%, кварц – 30%; слюди, рогова обманка – 10%)	Ліпарит (прихованокри-сталічний з вкрапле-никами кварцу). Обси-діан (вулканічне скло). Пемза (легка, дуже пориста).
Середні, Sі02 65-52% (колір сірий).	Сієніт (мікроклін, ортоклаз – 50%, плагіоклаз – 20%, рогова обмянка – 30%). Діорит (плагіоклаз –50%, рогова обманка –50%).	Трахіт (вкрапленики польових шпатів в склоподібній, пористій основній масі). Андезит (вкрапленики рогової обманки та плагіоклазу в прихованокристапічній основ­ній масі).	Туфи (вулканічні попіл, пісок,уламки порід та мінералів).
Основні, Sі02 52-40% (колір темно-сірий до чорного).	Габро (плагіоклаз – 50- 60%, піроксен – 40-50%). Лабрадорит (лабра­дор – 90%, піроксен – 10%).	Базальт (приховано-кристалічний, масивний з вкрапленниками піро-ксену).
Ультраосновні Sі02 <40% (колір чорний).	Піроксеніт (піроксен –95%, хроміт, магнетит – 5%). Перидотит (олівін – 60-90%, піро-ксен – 10-30%, магне-тит – 10%).	Пікрит (масивний з вкраплениками піро-ксену та олівіну). Коматит (масивний з радіально-променевою текстурою).

Магматичні породи розділяють не лише за умовами утворення, а і за хімічним складом. Для хімічної характеристики породи користуються поняттям кислотності, тобто сумарним вмістом кремнезему (SіО₂) як у вільному стані (у стані мінералу кварцу), так і в складі інших мінералів. За кислотністю породи поділяються на кислі, середні, основні та ультраосновні (табл.1.3.1). В кислих породах переважають світлі силікати, тому ці породи світлі. Середні за кислотністю породи мають сіре забарвлення. В основних та ультраосновних породах присутні багато темних силікатів, тому вони темно-зеленого або навіть чорного кольору.

Кислі породи характеризуються високим вмістом кремнезему (понад 65%), незначним умістом кольорових (темних) алюмосилікатів і загальним світлим забарвленням. Для всіх кислих порід властива присутність кварцу. До них відносяться граніт, ліпарит, обсидіан, пемза, туф та ін.

Граніт (від лат. "гранум" – зерно) – гірська порода, що має повнокристалічну структуру. Складається з калієво-натрієвих польових шпатів, кварцу, мусковіту, біотиту та рогової обманки. За кольором польового шпату оцінюють і колір породи. Граніти, як правило, мають рівномірнозернисту структуру, але іноді порфіроподібну. Порфіроподібні, крупнозернисті граніти з великими окремими кристалами калієвого польового шпату називаються рапаківі (по-фінськи – гнилий камінь), так як вони порівняно швидко руйнуються Цікавий різновид граніту являє собою письмовий граніт – пегматит (від грецьк. "пегма" – міцний зв'язок), в якому ортоклаз закономірно проростає видовженими кристалами кварцу, котрі нагадують у поперечному перерізі давні єврейські письмена. Пегматит – крупнокристалічна жильна порода. Граніти поширені в межах Українського кристалічного масиву. Використо­вуються в основному як будівельний камінь. Рапаківі застосовуються як облицювальний матеріал.

Ліпарит – ефузивний аналог граніту. Отримав свою назву від остро­ва Ліпарі (Італія). Має порфірову структуру. У світлій, часто білій, склоподібній основній масі цієї породи знаходяться поодинокі вкраплення польових шпатів кварцу та біотиту.

Склоподібні породи, що відповідають за складом ліпариту, називаються обсидіаном (за ім'ям римлянина Обсидіуса, котрий вперше привіз цей камінь з Ефіопії), або вулканічним склом. Обсидіан являє собою однорідну, без кристалів, масу, що має, як правило, темне забарвлення, скляний блиск та раковистий злам. Іноді має флюїдальну текстуру. Обсидіан часто зустрічається разом із пемзою (від лат "пумекс" – піна). Пемза являє собою пористу склоподібну породу, що утворилась при вулканічному виверженні багатої газами магми. Завдяки великій пористості пемза має низьку (до 1 г/см³) щільність і не тоне у воді.

Середні породи вміщують від 65 до 52% кремнезему. Вони характеризуються дещо більшим вмістом світлих мінералів, ніж темних. Сюди відносяться сієніт, діорит, андезит, трахіт тощо.

Сієніт(за назвою г. Сієни в Італії) – глибинна повнокристалічна порода, головними мінералами якої є ортоклаз або мікроклін (польові шпати), рогова обманка й авгіт. В невеликій кількості у породі може бути присутнім кварц. Колір породи – від рожевого до сірого. Сієніти поширені в Українському кристалічному масиві. 3 нефелінових сієнітів добувають алюміній.

Діорит (від грецьк. "діоризо” – відокремлюю) - інтрузивна порода повнокристалічної структури. Світлі мінерали представлені плагіоклазами, котрі надають породі світло-сірого або зеленувато-сірого забарвлення, на тлі якого різко виділяються рогова обманка і авгіт. Використовується як будівельний матеріал. Розробляється в Криму.

Андезит(назва походить від гірської системи Анд у Південній Америці) – дуже поширена ефузивна порода темно-сірого кольору. Структура порфірова, основна маса приховано-кристалічна. Вкраплення, як правило, представлені плагіоклазом, роговою обманкою та біотитом. Андезити складають конуси згаслих вулканів Казбека й Ельбруса на Кавказі. Вони поширені також на Закарпатті, використовуються як будівельний матеріал.

Трахіт– ефузивна порода, котра має той же мінеральний склад, що і сієніт, але відрізняється від останнього порфіровою структурою. Загальний колір породи від темно-сірого до темно-зеленого. Поширений у багатьох гірських районах, використовується як будівельний камінь.

Основні породи вміщують 52-40% кремнезему. Велика кількість кольорових мінералів надає їм темного забарвлення. Сюди відносяться такі породи як габро, лабрадорит, базальт та ін.

Габро (за назвою місцевості в Північній Італії) – інтрузивна повнокристалічна порода, що складається з темних зерен авгіту, рогової обманки та олівіну, а також більш світлих – плагіоклазу. Плагіоклаз часто буває представлений лабрадором, який має красиві сині переливи (різновид габро, що складається майже цілком із лабрадору, називається лабрадоритом). Колір габро сірий, темно-сірий, зеленувато-сірий, чорний, структура велико- і середньозерниста. Поклади габро та лабрадоритів є в Житомирській області. Ці породи використовуються як будівельний камінь та цінний облицювальний матеріал.

Базальт (від лат. "базальтес" – основний) – чорна, іноді темно-сіра порода, що має приховано- або дрібнокристалічну структуру. Поряд із дрібними кристалами авгіту й плагіоклазу в породі присутня нерозкристалізована склоподібна маса. Базальт – найпоширеніша ефузивна порода. Великі поклади базальтів розробляються в Рівненській області та Закарпатті. Базальтам притаманна стовпчаста окремість. Використовується як будівельний камінь і як матеріал для камінного литва та виготовлення базальтових волокон

Ультраосновні породи вміщують до 40% кремнезему. Гірські породи цієї групи складаються із силікатів, багатих оксидами заліза та магнію. Ультраосновні породи, як правило, інтрузивні, серед них найбільш відомі піроксеніт і дуніт.

Піроксеніт (грецьк. – “чужий вогню”) – в основному складається з авгіту та невеликої кількості олівіну. Порода повнокристалічна, щільна, чорна. Піроксеніти зустрічаються в Придніпров'ї. 3 ними часто пов'язані родовища нікелю та кобальту.

Перидотит("перидот" – французька назва мінералу олівін) складається, головним чином, з олівіну, в невеликих кількостях присутні піроксен, хроміт і магнетит. Ця порода часто вміщує самородну платину. Колір перидотиту від темно-жовтого із зеленуватим відтінком до майже чорного. Поширений у складчастих гірських системах.

Будівельні властивості магматичних порід. Невивітрілі (незруйновані) магматичні породи мають високі будівельні характеристики. Це пояснюється їх мінеральним складом та жорсткими кристалізаційними зв'язками між мінералами. Найбільшу міцність мають породи дрібно- та рівномірнозернисті. При оцінюванні будівельних якостей магматичних порід слід надавати перевагу щільній текстурі. Магматичні породи є найбільш надійними основами споруд. На оцінку їх надійності впливають ступінь вивітрення, наявність тріщин, форма залягання, структурно-текстурні властивості.

Осадові гірські породи

Якщо глибокі надра літосфери майже повністю складені магматичними породами, то верхня товща земної кори майже на 75% складена осадови­ми породами, хоча потужність їх і невелика. Вона досягає лише декількох десятків, іноді – декількох сот метрів. Однак, на окремих ділянках земної кори, які називають областями прогину, або геосинкліналями, товща осадових порід інколи досягає 15-20 км

Рис.1.3.4. Типи шаруватості осадових порід:

а – горизонтальна, б – коса, в – діагональна, г - перехресна

Осадові гірські породи утворились на поверхні літосфери внаслідок накопичення мінеральних мас, що виникли в результаті руйнування магматичних, метаморфічних, а також осадових порід. Процеси руй­нування гірських порід літосфери та накопичення нових порід на поверхні Землі відбуваються скрізь: в пустелях, де енергійну роботу веде вітер, вздовж берегів морів і океанів, де хвилі переміщують уламковий матеріал, на дні глибоких частин морів та океанів, де хімічні осади та відмираючі організми дають початок товщам осадових порід. Умови утворення накладають істотний відбиток на вигляд осадових порід. В одних випадках вони складаються з уламків раніше зруйнованих гірських порід, в других – із скупчення органічних залишків, в третіх – із кристалічних зерен, котрі випали з розчину. За фізико-географічними умовами осадоутворення породи поділяють на фації (від лат. "фацісс" – вигляд), наприклад, континентальну, морську, болотну, лагунну, пустельну тощо.

Перетворення осаду в гірську породу називається діагенезом (від грецьк. "діагенезис" – перетворення). Цей процес складається з випадання осаду, його накопичення, поступового ущільнення, зневоднення і крис­талізації. Первинні форми залягання осадових порід зображені на рис.1.3.4 .

Пластом (шаром) називають геологічне тіло, яке має: 1). плоску форму, при якій його потужність у багато разів менша від площі його поширення; 2). дві поверхні напластування (або покрівлю й підошву), які відділяють його від покриваючих і підстелюючих пластів; 3). як правило, однорідний склад. Потужність пласта – це найкоротша віддаль між його покрівлею та підошвою.

Пропласток – тонкий шар гірської породи, який має підпорядковане значення і розташований в основному шарі. Лінза – округле або овальне геологічне тіло зі зменшенням потужності до країв.

Переважній більшості осадових порід властива шаруватість, адже багато осадових порід являють собою осади, які відкладались шарами на протязі тривалого часу. Окремі шари відрізняються один від одного складом мінеральних зерен, їх розмірами, забарвленням, щільністю.

Залежно від умов накопичення шарів (пластів), розрізняють шаруватість горизонтальну, характерну для морських відкладів; косу, характерну для відкладів річок; діагональну та перехресну, характерну для еолових утворень (рис.4). Однак існують і такі осадові породи, у яких шаруватість відсутня (наприклад, в хімічних і органогенних відкладах).

Кількість порід осадового походжень досить велика. За умовами утворення їх поділяють на три групи:

1. уламкові (кластичні), які утворились завдяки механічному руйнуванню порід, що існували раніше;

2. хімічні, утворені внаслідок випадання осадів із розчинів;

3. органогенні, які складаються з залишків тваринних і рослинних організмів та продуктів їх життєдіяльності.

Численні породи двох останніх груп мають спільне походження (утворюються у водному середовищі) і інколи їх називають біохімічними.

Структуру уламкових осадових порід розрізняють за розмірами, та формою складаючих їх часток. За розмірами розрізняються такі структури псефітова (великоуламкова), діаметр часток, які складають породу, понад 2 мм, псамітова (піщана), діаметр часток 2,0-0,05 мм, алевритова (пилувата), діаметр часток від 0,05 до 0,005 мм і пелітова (глиниста), діаметр часток менший 0,005 мм. У випадку скупчення більш-менш однакових за розміром часток, структура має назву рівномірнозернистої, у протилежному випадку –різнозернистої. За формою уламки бувають округлі і не округлі.

Для хімічних порід характерні оолітова (зерна мають форму кульок), голчаста, волокниста, листувата та зерниста структури. Породи органічного походження, котрі складаються з добре збережених черепашок або рослин, мають біоморфну структуру. Якщо ж рештки організмів збе­режені погано і представлені лише їх уламками, то така структура на­зивається детритовою (від лат. "детрітус" – перетертий).

Текстура осадових порід у більшості випадків шарувата, пориста або компактна (непориста).

Якщо осадові породи являють собою скупчення окремих, не з'єднаних одна з одною часток, вони називаються розсипчастими Якщо окремі частки скріплює тонкозернистий матеріал (так званий “цемент”), породи отримують назву зцементованих і характеризуються компактною текстурою. Цементування порід може відбуватись одночасно з їх утво­ренням а також і після, внаслідок випадання різних солей з циркулюючих по порах розчинів. За складом розрізняють глинистий, бітумний, карбонатний, залізистий, кремнистий та інші цементи. Характер цементу значною мірою зумовлює щільність і міцність зцементованої породи. Самими слабкими вважаються породи на глинистому цементі, а породи на кременистому цементі відрізняються найбільшою міцністю. За характером зв’язку між уламками виділяються контактовий, поровий і базальний типи цементації. Контактовий тип цементації спостерігається при безпосередньому дотиканні уламків, котрі утримуються між собою силами поверхневої взаємодії. Поровий тип цементації має місце тоді, коли простір (пори) між уламками, які між собою дотикаються, заповнений цементуючим матеріалом. При базальному типі цементації уламки занурені в цементуючу масу та ізольовані нею один від одного.

Уламкові породи складаються з уламків різних порід і мінералів. За розміром уламків виділяють: 1). великоуламкові породи (псефіти), які складаються в основному з уламків розміром понад 2,0 мм; 2). середньоуламкові (псаміти), які складаються з уламків розміром від 2,0 мм до 0,05 мм; 3). дрібноуламкові (алеврити) із розміром часток від 0,05 мм до 0,005 мм; 4). глинисті породи (пеліти) із розміром часток менших від 0,005 мм.

Таблиця 1.3.2. Класифікація уламкових ґрунтів за ДСТУ Б.В. 2.1 - 2 – 96

Вид і назва великоуламкового або піщаного грунту	Розподіл часток за розміром у відсотках від маси повітряно-сухого грунту
А. ВЕЛИКОУЛАМКОВІ
Валунний грунт (при перевазі неокруглих часток – бриловий)	Маса часток розміром понад 200 мм складає більше 50%.
Гальковий грунт (при перевазі неокруглих часток – щебеневий)	Маса часток розміром понад 10 мм складає більше 50%.
Гравійний грунт (при перевазі неокруглих часток – жорствяний)	Маса часток розміром понад 2,0 мм складає більше 50%.
Б. ПІЩАНІ
Пісок гравелистий	Маса часток розміром помад 2,0 мм складає більше 25%,
Пісок крупний	Маса часток розміром понад 0,5 мм складає більше 50%.
Пісок середньої крупності	Маса часток розміром понад 0,25 мм складає понад 50%.
Пісок дрібний	Маса часток розміром понад 0,1 мм складає 75% і більше.
Пісок пилуватий	Маса часток розміром понад 0,1 мм складає менше 75%.

Великоуламкові породи. Сюди відносяться породи, які складаються із уламків розміром від 2 мм до кількох метрів у поперечнику. Залежно від розмірів та форми виділяються такі різновиди уламків, назвам котрих синонімічні назви відповідних порід: брили – неокруглі уламки розміром понад 200 мм, щебінь – неокруглі уламки розміром від 200 до 40 мм і жорства – від 40 до 2,0 мм. Якщо ж уламки вказаних розмірів округлі, то їх відповідно називають валунами, галькою й гравієм. Зцементовані щебінь і жорству називаються брекчією, зцементовані гальку й гравій – конгломератом (від лат. "конгломератус" – скупчення). Усі великоуламкові породи широко застосовуються як будівельні матеріали. Необхідно пам'ятати, що назви "валуни", "щебінь”, “галька” тощо не кажуть нам про властивості порід, а лише про їх розміри й ступінь округлості уламків, а тому їх слід називати "галька пісковика", "щебінь граніту" і т. п.

Середньоуламкові породи. До них належать широко розповсюджені в природі піски та пісковики. Піски являють собою розсипчасті скупчення уламків розміром під 2,0 до 0,05 мм, а пісковики – зцементовані між собою уламки тієї ж величини В залежності від величини уламків виділяють такі фракції пісків: груба (2,0-1,0 мм), крупна (1,0-0,5 мм), середня (0,5-0,25 мм), дрібна (0,25-0,10 мм) і тонка (0,10-0,05 мм). За своїм складом піски й пісковики найчастіше бувають кварцовими, інколи з домішкою польових шпатів, слюд, глауконіту та інших мінералів.

Велико- і середньоуламкові породи, як правило, рідко складаються з однієї фракції, а в основному з природної суміші різних фракцій. Тому для визначення їх назви в інженерній геології користуються класифікацією ДСТУ Б.В. 2.1-2-96, яка наведена в табл. 1.3.2. В таблиці та її назві застосовується термін "ґрунт", який в інженерній геології означає будь-яку гірську породу, що є об'єктом інженерно-будівельної діяльності людини (від нім. "грунд" – основа, ґрунт). Для встановлення назви ґрунту за табл. 2 необхідно послідовно складати відсотки вмісту часток досліджуваного ґрунту спочатку – крупніших 200 мм, потім – крупніших 10 мм, далі – крупніших 2,0 мм і т.д. Назва ґрунту приймається за першим задовільняючим показником в порядку знаходження назв в таблиці 2.

Дрібноуламкові, або пилуваті породи представлені лесами, лесоподібними породами, супісками й суглинками.

Лес – (від нім. "льосс" – нетвердий, розсипчастий) – порода, яка складається, головним чином, з часток кварцу розміром 0,05-0,01 мм із домішками глинистих часток (розміром менше 0,005 мм) та кальциту. Лес має велику пористість (на долю пустот припадає 40-50% об'єму породи), в сухому стані порода досить міцна і витримує без змін значні навантаження. При зволоженні лес дуже швидко втрачає зв'язок між складаючими його частками й ущільнюється по вертикалі. Це явище називають просіданням. Зменшення потужності лесу при зволоженні може досягати 10%, що, як правило, викликає руйнування зведених на ньому споруд. Лес широко розповсюджений по Україні.

Лесоподібні породи відрізняються від лесів тим, що в них крім крупнопилуватих часток (розміром 0,05-0,01 мм) вміщується значна кількість часток, менших за розмірами. Серед них виділяють лесоподібні супіски, лесоподібні суглинки та лесоподібні глини. Склад же їх близький до лесу і вони теж часто здатні до просідання.

Супіски – породи, число пластичності яких складає від 1 до 7%, а суглинки – із числом пластичності від 7 до 17%. Зцементовані супіски та суглинки називаються алевролітами, у воді такі породи не розмокають.

Глинисті породи. Сюди відносяться глини, які досить поширені на поверхні Землі. Ці породи складаються як з механічно утворених при руйнуванні інших порід найтонших уламків, так і з часток, які виникли в результаті хімічного розкладання древніх порід. Типовими мінералами глин є каолініт, ілліт та монтморилоніт. Число пластичності глин складає більше 17%. Щільні, зцементовані кремнеземом глини називаються аргілітами, а суглинки – алевролітами. Вони розколюються на плитки і не розмокають. Для визначення супісків, суглинків та глин у польових умовах застосовують досить простий спосіб. Грудочку породи подрібнюють, злегка змочують водою і скачують у кульку, яку потім здавлюють пальцями. Якщо при цьому кулька розсипається, то породу відносять до супісків; якщо не розсипається, але по краях такої таблетки утворюються тріщини – до суглинків; типова глина розплющується в коржик без утворення тріщин по краях.

Хімічні й органічні породи. Ці породи в переважній своїй більшості утворюються у водних басейнах. Перші – внаслідок випадання осадів із розчинів в результаті різних реакцій, другі – в результаті накопичення відмираючих організмів, котрі поглинали із розчинів деякі солі для створення свого тіла і скелету. Всі ці осади внаслідок наступного пере­родження (діагенезу) перетворюються в гірські породи хімічного й органічного походження. Багато з цих порід пов'язані одна з другою поступовими переходами, що затрудняє визначення порід за поход­женням і тому їх часто називають біохімічними. Класифікація хімічних і органічних порід проводиться, як правило, за їх хімічним складом. Серед них виділяють карбонатні, кремнисті, залізисті, галоїдні, сульфатні та інші породи. Окремо виділяють горючі породи або каустобіліти.

Карбонатні породинайпоширеніші з цієї групи. Представлені вони найчастіше вапняками, доломітами й мергелями.

Вапняк – дуже поширена мономінеральна порода, що складається з кальциту, легко визначається за бурхливою реакцією із соляною кислотою. Колір вапняків найчастіше білий або світло-жовтий, але за рахунок домішок може бути змінений аж до чорного. Вапняки бувають органічного й хімічного походження. Якщо вдається визначити, із залишків яких організ­мів складається вапняк, то за ними йому дається більш точна назва наприклад, фузуліновий, кораловий та ін. Якщо ж організми не визначені, а порода складається з цілих та битих черепашок, то вона називається вапняк-черепашник. Різновидом органогенного вапняку є крейда, котра складається головним чином з надзвичайно дрібних раковин форамініфер, їх уламків, порошкоподібного кальциту й скелетів найпростіших морських водоростей. Крейда – біла землиста порода, широко використовується в народному господарстві. Вапняки хімічного походження зустрічаються у вигляді:

а).щільних вапняків з тонкокристалічною масою;

б). оолітових вапняків, які складаються з дрібних кульок шкаралупкової або радіально-променистої будови, з'єднаних карбонатним цементом;

в). вапнистого туфу, який складається з дрібнокристалічного кальциту. Ця пориста маса утворюється з розчиненого у воді вуглекислого кальцію, котрий випадає в осад. Вапнистий туф називають також травертином;

г). натічних утворень кальциту, які утворюються з осадів підземних вод. Найбільш характерними для них є печерні утворення – сталактити й сталагміти (від грець "сталактос" – те, що натікає по краплі і "сталагма" ––крапля).

Доломіт складається з мінералу цієї ж назви. Зовні він подібний до вапняку, але відрізняється від нього слабкою реакцією із соляною кислотою, буруватим кольором і більшою твердістю. Утворюється він у результаті хімічної зміни вапнякових осадів. Доломіт використовується як флюс, вогнетрив, а також у будівельній справі. Родовища відомі на Донбасі, Львівщині.

Мергель – порода змішаного складу, складається на 50-75% з кальциту і на 25-50% із глинистих часток. Зовні мергель мало чим відрізняється від вапняку, характерною його ознакою є бурхлива реакція з соляною кислотою, після якої на поверхні мергелю залишається сіра пляма, утворення котрої пов'язане з концентрацією глинистих часток на місці реакції. Порода широко застосовується для виробництва цементу. Родовища зустрічаються часто.

Кремнистіпороди бувають як хімічного, так і органічного походження. Серед них найбільш відомі діатоміт, трепел, опока і яшма.

Діатоміт– біла, легка, пориста порода маже руки, легко розтирається, а порошок, прилипає до язика. Складається з дуже дрібних опалових шкарлупок діатомових водоростей (звідси і назва породи). Ви­користовується як фільтрувальний матеріал, служить сировиною для виробництва рідкого скла. Родовища відомі в Поволжі (Росія).

Трепел– зовні важко відрізняється від діатоміту, хоч складається він не з органічних залишків, а з найдрібніших зерен опалу, із незначною домішкою шкаралупок діатомових водоростей. Колір трепелу від білого до темно-сірого. Характерною його ознакою є низька щільність і здатність вбирати вологу (прилипає до язика). Застосовується як фільтрувальний матеріал, для теплової й звукової ізоляції, при виробництві цементу і рідкого скла.

Опока– тверда порода білого, сірого або чорного кольору, часто має раковистий злам. Найтвердіші її різновиди при ударі розколюються з характерним дзвінким звуком. Опока складається із зерняток опалу та залишків кремнієвих скелетів організмів, зцементованих кремнистою речовиною. Застосовується як фільтрувальний матеріал. Родовища діатоміту, трепелу та опоки відомі у Львівській області.

Яшма –щільна халцедонова порода, значну частину якої складають домішки і забарвлюючі речовини. Забарвлення різно­манітне. Застосовується як виробний камінь. Кращі б світі яшми відомі на Уралі та Алтаї.

Залізисті породиутворюються внаслідок руйнування (вивітрювання) магматичних та метаморфічних порід, вміщують іноді 2-3% заліза. Залізо може накопичуватись на місці вивітрювання або переноситись з розчиненому виді в моря і озера, де й осідає.

Найпоширенішими залізистими породами є лімоніти, які є гідроксидами заліза з піщаним або глинистим матеріалом. За зовнішнім виглядом це, як правило, бобові або оолітові утворення, інколи натічної форми. Колір від жовтого до бурого з різними відтінками.

Сидерити – (від грецьк. "сидерос" – залізо) – утворюють суцільні зернисті маси жовтого та сірого кольору, є цінною рудою на залізо. Складаються з однойменного мінералу. Родовища відомі на Керченському півострові, в Закарпатті, Донбасі, Східних Карпатах.

Галоїдні та сірчанокислі породи утворюються внаслідок хімічних процесів. Сюди відносяться кам’яна сіль, гіпс, ангідрит та інші мономінеральні породи, котрі складаються з породоутворюючого мінералу і різних, головним чином, механічних домішок.

Фосфатні породи. Сюди відносяться пісковики і глини, збагачені кальцієвими солями фосфорної кислоти з умістом їх до 40 %. Зустрічаються вони у вигляді конкреційних та жовнистих різновидів або пластових покладів.

Фосфорити– (від лат. "фосфорус" – той, що несе світло) – складаються більш як на 50% з аморфних або дрібнокристалічних фосфатів кальцію (апатит або мартиніт) із домішками кальцію, гіпсу. Утворюються в результаті випадання хімічного осаду в морських умовах. Колір їх сірий, темно-сірий, чорний. Утворюють конкреції з характерною радіально-променистою будовою. Застосовується як добриво і для отримання фосфору. Відомі родовища в Дніпровсько-Донецькій западині, а також у Придністров'ї (Новоушицьке в Хмельницькій та Незвиське в Івано-Франківській областях), Закарпатті (Кобилецька Поляна).

Каустобіоліти (від грецьк. "каустос" – горючий, "біос" – життя і лат. “літос” – камінь. Під цією назвою об'єднується велика група органогенних порід і мінералів. Вони бувають твердими: торф, горючі сланці, буре та кам’яне вугілля, антрацит, асфальт, озокерит, бурштин (янтар); рідкими (нафта) та газоподібними (горючі гази). Каустобіоліти мають велике народногосподарське значення.

Будівельні властивості осадових порід. Осадові породи широко використовуються в будівництві. Великоуламкові та піщані породи застосовуються в дорожньому будівництві, а також як наповнювачі бетонів. Пісковики служать хорошими основами для споруд, глини використовуються для виробництва цегли, вапняки – для отримання вапна і т.д.

Метаморфічні гірські породи

Магматичні та осадові породи після свого утворення не залишаються без змін. Внаслідок різних переміщень у літосфері вони можуть опускатись на великі глибини, де на протязі тривалого часу потрапляють під вплив високої температури і великого тиску. Під дією цих факторів породи в тій чи іншій мірі змінюють свій зовнішній вигляд та мінеральний склад. Процес зміни може бути настільки значним, що навіть при мікроскопічному дослідженні не завжди вдається встановити, в результаті зміни якої породи утворилась дана. Процес зміни гірських порід під дією високої температури, великого тиску та дії газів і розчинів називається метаморфізмом, а утворені при цьому породи – метаморфічними.

При опусканні окремих ділянок земної кори на великі глибини метаморфізмові піддаються потужні товщі порід на значних площах. Такий метаморфізм називається регіональним. Метаморфізм відбувається і в місцях, де проникаюча магма стикається з уміщуючими породами. В цьому випадку зміни відбуваються в зоні контакту (стикування) і такий метаморфізм називають контактовим. Зміну породи під впливом великих тисків, які виникають у літосфері внаслідок великих напружень, називають динамічним метаморфізмом. Класифікацію метаморфічних порід демонструє таблиця 1.3.3.

Структура метаморфічних порід кристалічна, але її виникнення дещо інше, ніж у магматичних порід, так як кристали утворюються не внаслідок охолодження магми, а в результаті перекристалізації порід у твердому стані. Найбільш характерною для метаморфічних порід текстурою є сланцювата. Вона утворюється внаслідок того, що під впливом великих одно­сторонніх тисків усі кристали в породі розташовуються довгим боком перпендикулярно напряму цього тиску. По сланцюватості порода розко­люється на окремі, інколи дуже тонкі, пластинки. Крім сланцюватої спостерігаються і інші текстури: смугаста (смуги різного мінерального складу й забарвлення чергуються між собою) та масивна.

Таблиця 1.3.3.Класифікація метаморфічних порід

Вид метаморфізму	Умови утворення	Характерні породи
Регіональний	Верхня зона регіонального метаморфізму: відносно невисокі температури і гідростатичний тиск	Філіти, хлоритові, талькові, зелені сланці, хлоритові, талькові, зеленокам’яні породи
	Середня зона регіонального метаморфізму: більш високі температури і тиски	Слюдяні сланці, кварцити, мармури, амфіболіти
	Нижня частина регіонального метаморфізму: високі температури і гідростатичний тиск	Гнейси, кварцити, мармури
	Зона ультраметаморфізму: часткове переплавлення	Мігматити
Контактовий	Тільки температурний вплив	Плямисті (вузлуваті) сланці, кварцити, мармури, роговики
	Вплив температури і хімічно активних речовин	Скарни, грейзени, серпенти-ніти
Катакластичний	Подрібнення, розвальцювання порід в зонах зміщень (розломів)	Тектонічні брекчії, мілоніти

За ступенем метаморфізації породи дуже відрізняються одна від одної. Найнижчим ступенем метаморфізму характеризуються глинисті сланці, які утворюються на початковій стадії зміни глинистих осадів Ці зміни настільки незначні, що глинисті сланці інколи можна віднести ще до осадових порід. Від останніх вони відрізняються добре вираженою сланцюватістю, паралельно якій глинисті сланці легко розколюються на пластини. У сланцях глинисті мінерали частково перекристалізовані з утворенням біотиту, серициту, хлориту (обидва мінерали з групи слюд), кварцу. Колір сланців – зелений, сірий, бурий, чорний, вони не розмокають у воді.

Філітимають повнокристалічну структуру, та тонкосланцювату текстуру. В них неозброєним оком кристали майже не розрізняються. Філіти складаються з дуже дрібних кристалів слюд, кварцу, польового шпату. Колір їх зеленуватий, сірий, чорний.

Кристалічні сланці – більш метаморфізовані, добре розкристалізовані породи, утворюються при значно більших тисках і температурах. Текстура їх здебільшого сланцювата. Сюди відносяться сланці хлоритові, графітові, пірофілітові (за назвою однойменного мінералу, від грецьких "пір" – вогонь і "філлон" – лист – за здатність розщеп­люватись під дією вогню на тонкі листочки) та ін.

Кварцит – порода, яка складається цілком із кварцу, має повнокристалічну, як правило дрібнозернисту структуру. Він утворюється за рахунок перекристалізації кварцових пісків, пісковиків та інших осадових порід. Колір – білий, темно-сірий, але домішки можуть за­барвлювати його в червоно-бурий та інші тони. Текстура масивна, порода дуже міцна. Залізисті кварцити (джеспіліти – від англ "джеспер" – яшма і грецьк. "літос" – камінь) використовуються як руда на залізо. Значні за запасами родовища джеспілітів розробляються поблизу Кривого Рогу. Родовища пірофілітових сланців і кварцитів розробляються в Житомирській області.

Мармур– порода, якій притаманна повнокристалічна структура, складається із зерен кальциту. Утворюється він за рахунок пере­кристалізації вапняків, та інших осадових порід, багатих на кальцит. Для нього характерно світле забарвлення, бурхливо реагує із соляною кисло­тою. Текстура мармуру здебільшого масивна. Родовища мармуру є на Донбасі, на Волині (Козіївка), у Закарпатті і в Криму.

Гнейс – глибокометаморфізована порода, характеризується смугастою або сланцюватою текстурами. До складу входять кварц, польовий шпат, слюди, рогова обманка. При наявності слюд гнейс називають біотитовим, мусковітовим або двохслюдяним. В гнейси інколи входять також гранати, піроксени (мінерали класу силікатів, від грець "пір" – вогонь і "ксенос" – чужий, їх вважали невластивими для магматичних по­рід), графіт. За перевагою того чи іншого мінералу розрізняють гнейси гранатові, графітові тощо. Гнейси можуть виникати в результаті метаморфізму магматичних (ортогнейси) або осадових (парагнейси) порід. Розробляються в багатьох родовищах Українського кристалічного щита.

Будівельні властивості метаморфічних порід. Слід відмітити, що метаморфічні породи порівняно рідко використовуються як будівельний камінь. Це пов'язано зі сланцюватою текстурою цих порід, яка різко понижує їх міцність. Мармур широко використовується для оздоблення будівель і т.д.