Песчаник

Песчаник, осадочная слоистая горная порода, состоящая из сцементированных частичек различных разрушенных горных пород. Размер частичек от 0,2 до 3,0 миллиметров. Различают песчаники тонкозернистые, мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые (грубые). Как состав частичек, так и состав промежуточной скрепляющей массы различен. Частицы, или песчинки, состоят главн. образом из кварца; кроме того в состав зернистой части П. входят полевой шпат, слюда, глауконит, железный колчедан, известняк, кремнистый сланец, филлит, глинистый сланец и микроскопии, примеси циркона, ставролита, турмалина, рутила, титанита и др. Промежуточная масса, окружающая песчинки, состоит из кремнезема в различных его видах (кварц, халцедон, опал), известняка, доломита, глины, глауконита, гипса и др. Распределение песчинок в промежуточной массе и степень сцепления их также весьма разнообразны. Если промежуточная масса заполняет только промежутки между зернами, не связывая их достаточно прочно и постоянно, она называется запол няющей массой, например различного вида глины, железная охра, перегнойные вещества и др. При размягчении водой таких промежуточных масс сцепление исчезает, и порода может расплыться. В противоположность этому такие вещества, как например кварц, халцедон, известняк, доломит, обволакивая зерна и связывая их достаточно прочно и постоянно, являются цементом П. Распределение зернистой и цементирующей массы в П. может быть трех видов. 1) Масса только обволакивает зерна тонким слоем (фигура 1). Это так называемым оболочный цемент, или контактовый цемент; промежутки между зернами, поры, остаются либо пустыми (фигура 2„ левая часть) либо заполненными (фигура 2, правая часть) какой-либо мягкой массой или же цементом иного или иных свойств, чем оболочка, называемым цементом пор, пбровым ц е м е н т о м. 2) Оболочка зерен, близко прилегающих друг к другу, ш поровая масса состоят из однородного по составу и свойствам цемента. 3) Зерна II. удалены друг от друга на то или иное расстояние и как бы плавают в цементе (фигура 3).

Фигура 1. Фигура 2. Фигура 3.

Во втором и третьем случае цемент называется основным. В зависимости от состава, зернистой части, а гл. обр. от природы и количества цементирующей части, находится и качество П.—прочность, твердость и> сопротивление выветриванию.

В зависимости от состава промежуточной массы П. подразделяются на кварцитовые, кремнистые, известковые, доломитовые, мергелистые, глинистые, глауконитовые, лимо-нитовые, битуминозные, слюдистые и фосфористые; очень редко встречаются П. с гипсом или тяжелым шпатом. К варцито-вые П., или кварциты—мелкозернистая порода (зерна не различимы невооруженным глазом)—состоят из отдельных зерен кварца, заключенных в кварцевый цемент, или и» зерен кварца, постепенно увеличивавшихся (рост кристаллов) за счет кремнезема (в· виде гидратов) растворов, просачивающихся между зернами, до срастания их друг с другом. Кремнистые П. состоят из более-крупных зерен (различимых простым глазом), сцементированных так же, как и кварциты, кварцевым веществом (кремнем), чаще в виде оболочки. Эти два вида П. (кристаллические П.) принадлежат к очень крепким“ и твердым породам, превышающим по прочности многие изверженные породы. И з-вестковые П. сцементированы плотной или кристаллич. известью. Оболочный цемент всегда состоит из этого вещества, в то-время как промежутки м. б. заполнены землистыми мягкими рыхлыми массами. Иногда связующее вещество образует б. или м. крупные кристаллы кальцита или друзы их (Фонтенебло во Франции). Присутствие в цементе кремневой кислоты повышает качество П., а битуминозных или углистых веществ“ понижает его. Если цемент содержит в значительном количестве магнезиальный кар-

бонат, то П. называются доломитов ы-м и. Известковый П. легко отличить от других видов П. при помощи соляной кислоты, от которой он вскипает (доломитовый П. вскипает при нагревании). Цемент мергелистых П. состоит из глинисто-известковой массы, иногда с примесью кремневой кислоты или желтой железной охры. Глинистые П. сцементированы глинистыми веществами с примесями железных окислов. Глинистое вещество часто вследствие окрем-нения (силифицирования) придает П. как строительному материалу средние и даже хорошие качества; при отсутствии же окрем-нения глинистые П. легко выветриваются и быстро разрушаются на морозе; для фундаментов и подводных построек они совершенно непригодны. В случае присутствия слюды в цементе П. становится сланцеватым (песчанистый сланец). Глауконитовый П. цементируется или исключительно глауконитовым веществом или известковым, мергелистым или глинистым материалом, содержащим в больших количествах глауконит. При преобладании известковых цементов глауконитовый П. представляет достаточно хороший строительный материал. Лимонитов ый или бурожелезистый П. скреплен цементом, состоящим из бурого железняка, с примесью глины или кремнекислых соединений. Прочность П. зависит от количества кремнекислоты в цементе. В битуминозных П. заполняющая масса состоит или из битуминозных веществ, слабо связывающих зернистую часть П. (ортштейн), или же из известкового, глинистого и кремнистого цемента, в которых распределены углистые или битуминозные вещества. Эти песчаники нестойки на выветривание за исключением содержащих кремнистый цемент (углистые песчаники). Слю-дистыеП. содержат в глинистом цементе слюду и минералы: тальк, хлорит в виде чешуек и листочков, придающих П. сланцеватое сложение. Как строительные камни эти П. представляют недоброкачественный материал. П. как вторичные образования имеют б. или м. слоистое (пластовое) строение; нек-рым П. (известковым, кремнисто-железистым) свойственна отдельность в направлении, перпендикулярном наслоению, вследствие чего эти П. дают трещины в этом направлении и распадаются на отдельные столбы (квадеры).

X и м и ч е с к и е и ф и-зические свойства и механические качества П. Химические анализы песка дают общее содержание промежу-точн. массы (сумму контактового и порового цемента). По Гиршвальду немецкие пески содержали следующее количество промежуточной массы: девонские 23—27%; каменноугольные 7—25 %; триасовые 3—44%; юр ские 7—13%; меловые 2—61%. Эта масса состояла главн. образом из глинистого вещества с незначительной примесью железных окислов и карбонатов кальция и магния; содержание калия и натрия колебалось в пределах 1,5—22,5%. Присутствие пирита в массе понижает стойкость песчаника на выветривание, причем если контактовый цемент кремнист, то присутствие пирита в поровом (наир, известковистом) цементе не нарушает связи зерен. Большое содержание в П. полевого шпата способствует быстрому его выветриванию. Цвет П. зависит гл. обр. от цементирующего вещества; обычная расцветка: серый, белый, желтый, бурый, зеленый и др. Вес единицы объёма П. (средний) 2,27; уд. в среднем принимается за 2,65; отношение между этими величинами (сплошность породы) 0,857; пористость— 0,143; 1 м³ П. весит 2 000 килограмм. Различные виды П. обладают разным сопротивлением на сжатие. Немецкая классификация разделяет П. в этом отношении на четыре разряда: I разряд—при минимальном сопротивлении на сжатие 800 килограмм/см², II—при 600, III—при 400 и IV при 200. По французской классификации строительные П. разделяются на 2 разряда: I—твердые, малопористые П.; на свежей поверхности излома капли воды поглощаются в течение одной минуты; уд. вес 2,1—2,5; сопротивление сжатью 350—780 килограмм/см², II—мягкие пористые П.; капли воды поглощаются немедленно; уд. в 1,9—2,1; сопротивление сжатью 80—300 килограмм /см². Гиршвальд дает следующие данные механич. качеств П.:

Сопротивление кг/см“

сжатью (раздавливанию). 150—840

растяжению.. 6—45

изгибу (излому)..30—145

срезыванию.. 8—150

Сопротивление сжатью кварцитов (герм, образцы) выразилось в 3 200 килограмм/см². Данные механической лаборатории Института путей сообщения о сопротивлении сжатью песчаника из различных мест СССР приведены в таблице 1.

Применение П.В зависимости от сво-ихтехнических свойств П. имеют разнообраз

Т а б л. 1 .—В ременное сопротивление песчаников на раздавливание. *

			Сопротивление
Местность	Возраст	Образцы		В К СМ2
			МИН.	среди.	макс.
Олонецкий район	Девонский	Сухой	705	1 470	2 159
	Девонский	Насыщенный	867	1 540	1 973
Московская обл.	Каменно-	Сухой	1 646	1 850	2 380
	угольный	Насыщенный	956	1 620	2 481
Донецкий бассейн	Каменно-	Сухой	497	1 072	2 288
Донецкий бассейн	угольный	Насыщенный	226	930	2 035
Нижне-В олжекий	Меловой	Сухой	94	520	1 493
край		Насыщенный	40	470	1 S46
Урал	Разн. периоды	Сухой	743	1 460	2 355
Урал		Насыщенный	687	1 180	1 868
	» »	Сухой	383	1 000	1 781
		Насыщенный	330	700	1 722
Ташкентская ж. д.	» »	Сухой	662	2 350	5 736
		Насыщенный	431	1 750	4 345
» » »	» »	Сухой	62	380	1 093
		Насыщенный	34	290	1 027

* Составлено по данным механической лаборатории Института путей сообщения. ное применение в промышленности и в строительном деле. Наиболее ценное применение П. находит в абразионной промышленности (смотрите Абразионные материалы). Тонкозернистая разновидность П., называемая но-в аку литом, применяется для самых тонких работ. П. с кварцевыми зернами и кремнеземистым или с каким-либо другим прочным цементом применяются в качестве жерновых камней на мельницах, по преимуществу крестьянского типа. В химии, промышленности из П. приготовляют кислотоупорные и огнеупорные изделия (насосы, центрифуги, трубопроводы). В последнее время П. придают твердость и кислотоупорность пропитыванием их органич. соединениями гольной группы с кремнеземом. В стекольном и эмалевом производстве П. идут вместо песка; в бумажной промышленности П. идут для изготовления дефибреров. Кремнистые П. в дорожном деле идут в качестве-щебня, брусчатки для замощения улиц, плит для тротуаров. Главное же применение П. в строительном деле, начиная от бутового камня и кончая скульптурными украшениями. Для кладки П. обтесывают is виде плит или кирпичей, причем отношение длины кирпича к толщине при слабых П. равно 2 и при твердых·—3.

Месторождения II. Вследствие своего происхождения из песка П. встречаются среди осадочных пород всех геологических периодов; в каждой стране месторождения их широко распространены. Месторождения особо ценных П. находятся в США; так, но-вакулит находится в двух местах: Montgomery, Not Spring и Garland County, Арканзас; в Германии известны жерновые камни из Циттау; в Малой Азии (Смирна) известно месторождение турецкого масляного камня (oil stone). Месторождения II. в СССР залегают гл. обр. на 10. в отложениях мелового и нижнетретичного периода; на зап. берегу Онежского озера П. залегают в девоне, а П. Донбасса приурочены к каменноугольным отложениям; на Урале П., применяемые металлургии. з-дами (как горновой камень), залегают в девонских отложениях. Ниже приведены наиболее известные месторождения II. в СССР.

Московская область. Месторождения строительного П. в отложениях юрской и меловой системы расположены в полосе между р. Москвой и Рязанским шоссе, у селений: Панки, Котельники, Лыткарино (хорошего качества жерновые П.), Остро-вец, Ильино, Фокино и др. По р. Нерскои под наносами в 0,5 at пласты П. ломаются плитами в 2,5— 7,5 сантиметров толщиной; по р. Пахре под наносами в 1 л залегают два пласта 0,5—1 метров мощности. На правом берегу реки Москвы—селения: Коломенское, Курган и др.; на Татаровских высотах под Москвой пласт достигает 6 метров мощности (облицовка набережных, мостовые устои, щебенка и прочие). Крупные ломки имеются у селения Карово. Жайский песчаник (Муромский район)с гипсовым цементом идет на жернова, ступени, цоколи, наличники и прочие ЦЧО. Главным образом строительный П. добывается в селениях Знаменском, Гавриловне, Богдаповке (у р. Цоны—П. высоких механических качеств), Песочня, Олехино, Раздубичи, Волкове (для памятников), по р. Тускарь близ города Курска (мостовой), селений Троицкое, Молоточ (лестницы, жернова), Берюч, Болховец, Шаплыгино, Донское, Краснослободское, слободы Орехова (белый И. 2 метров мощности), станция Латная (хороший жерновой песчаник). Карельская АССР. Главные месторождения песчаника расположены в районе Сегозера и Et западу от Онежского озера; добыча у селений Ров-ское (красный плитный П.), Рыбарецкое, Друкое (шашки для мостовых), острова Брусно—мягкий зе леновато-серый П.—6 метров мощности (плита, точила“ бруски); Шокшииские ломки—плотный малиновый II. добывается крупными параллелепипедами; красивый архитектурный камень (Казанский собор в Ленинграде и саркофаг Наполеона в Париже). П о-волшье. Хороших П. мало. Месторождения расположены в окрестности г. Самары (для тротуаров), дер. Орловки (пласт в 2 метров мощности); глауконитовый П. в окрестностях гг. Саратова, Волынска, Вольска (мостовой, строительный); кремнистый П. возле г. Кузнецка, селений Антипкино, Дубовка, г. Камышина (жерновой, строительный); верхнепермские II. у селений Выковка, Сушки, Евлашни и др.; нижнемеловые у озера Баскунчак (бут, щебень). Урал, Строительный П. по р. Каме, Турбина гора, д. Юбо-ва; ломки у Артинского з-да, Сухого Лога, Егоршина; Юж. Урал—д. Муллакаева, рр. Асиина, Тирмапташ, ломки Лебединского в-да. Сев. П. не особенно высоких качеств залегают гл. обр. в третичных и меловых системах; плотный, среднезернистый И. у ж.-д, стапций Шахтная, Грушевка (мостовой); эоценовые плотные П.—окрестности г. Анапы, ж.-д. станции Нижне-Баканская; по реке Мзытме (пласт 2·—3 Л1 мощности); у селений Белый Ключ, Шагалы, Небодзири, горы Харахана. Дагестан (Махач-Кала, Темир-Хан-Шура); разработки у г. Туапсе (строительный). Казанская АССР. Строительный П. в районе жел.-дор. станций Мугоджарская, Изембет, Индерские горы. В Сибири и в закаспийских республиках во многих местах происходит ломка II. для точил и жерновых камней. П. залегают в отложениях силурийских (Каменецкий район), каменноугольных (Донецкий бассейн) и третичных (Донецкий бассейн, Киевский и Черниговский районы). Самым важным районом по месторождениям П., имеющим общесоюзное значение, является Приднепровский район на Подолии. Жерновой и точильный камень залегают в долинах рр. Мустафы, Лядовой, Сереброй, Дедло, Немей,—в селениях Зиноус, Ольчедаев, Попе-люха, Юрновицы, Букатинка, Бопданевка, Ивановка и других. Мощность пластов от 5—6 метров Общий запас 2,4 млн. т. В Китайгородском районе, близ Малино-вецкой слободы жерновые камни, не уступающие французским, могут размалывать даже кукурузу; разработки ведутся карьерами и штольнями. Из других месторождений песчаника известны: в райопе г. Киева (жерновые, точильные)—Каменная Гора, пласт 3,5 метров мощности; в районах Каневском, Богуславском, Звенигородском; по берегам Днепра—в селениях Трак-темиров, Преображенский монастырь, Щучино, Бу-кринский Забор, Григоровка; в Новгород-Волынском районе (жерновой) по р. Горынь—в селениях Кунино, Смордва, Щепотовка; в районе г. Полтавы—селение Подсеиное (точильный); в Черниговском районе—селения Кочерги, Волокитино; в районе г. Херсона— гора Челечевка, Аджамская балка и другие места (высокосортный жерновой и точильный); в районе г. Днепропетровска—селения Железное, Зайцево, Кор-сунь (жернова); в Артемовен, районе—селения Луганское, Красный Пахарь, Троицкое (точила, бруски); в Амвросиевском районе—гора Синий Шиш (точила).

Добыча П. в промышленных странах достигает нескольких млн. т; точного учета добычи не ведется. В Англии добыто (1926 год) 3 032 000 тонн на сумму 1 790 000 фн. ст.; в США в том Hie году зарегистрирована добыча в 4 516 423 тонны на сумму 11 148 029 долл., распределение по видам потребления которой указано в таблице 2.

Таблица 2,—П о т р е б л е н и е песчаника в США (1926 год).

Наименование	Количество в т	Стоим, в долл.
Строительный камень.	226 214	3 154 207
Брусчатка..	28 088	171 275
Бордюр..	140 177	1 780 080
Плиты..	56 789	642 469
Дробленый камень.	2 571 864	3 300 859
Навалочный камень.	518 254	592 844
Бутовый камень.	47 582	91 678
Огнеупорный камень (гани-
стер) ..	893 092	1 321 824
Прочие..	39 363	92 793
Всего.	4 516 423	11 148 029

В СССР данные о добыче являются также лишь приближенными, т. к. мелкие кустар ные разработки ускользают от учета. Зарегистрированная добыча П. в СССР указана в таблице 3.

Таблица 3.—Д обычапесчаника в СССР (в m).*i

Местности	1911	1924/25	1925/26	1926/27
РСФСР Карельская АССР.	650	954	2 762	1 112
Центральный район.	10 030	_	29 414	16 650
Поволжье (Ульяновский рай-ОП)·2.				3 386
С.-ский крап.	164 730	5 140	124 700	277 457
Сибирский крап.	642	40	57	65 432
Казакская АССР.	—	600	1 470	-
УССР Артемовский округ.			158 567	137 114
Глуховский округ.	_	_	4 819	22 728
Луганский ок-РУГ.	467 460	270 568	58 802	1 224 311
Могилевский округ.	_	_	_	914
Сталинский ок-РУГ.	—	—	273 055	344 513
ЗСФСР ская ССР.	28 581	—	^-	—
Всего	672 103	277 302	653 646	2 091 617

*ι Данные неполные. *² Кроме того в Приволжском районе добывался известковый песчаник на Баскунчакском карьере, учтенный по добыче известняка (в 1926/27 годах 86 891 тонн).

Цены на добытый П. зависят от местных условий. Жерновой камень в Подолии (рр. Мустафа и .Лядовая) расценивался до 1915 г. в зависимости от качества и размеров от 125 до 500 руб. за пару; жерновые камни Китайгородского района () на местном рынке стоили (в 1922 году) 20—85 руб. за штуку. Себестоимость обтесанного камня на Шокшинских ломках составляла приблизительно 35 руб. за м; строительный песчаник в Московской области (ст. Боборыкино)— 16 руб. за ж³; в Артемовском районе—4—

5 руб. ж³; щебень (у озера Баскунчак)—

6 руб. за т.

Лит.: Мушкетов И. В., Физическая геология, 3 изд., М.—Л., 1924—26; О г Э., Геология, пер. с Франц., т. 1, М., 1924; Левине о н-Л е с с и н г Ф. Ю., Введение в геологию, П., 1923; Ш т и н и И. и Мушкетов Д., Техническая геология, Л.—М., 1925; Гейслер А., Строительные камни, «НИ», т. 3; Яхонтов Н. И., Кварцевые материалы, там же, т. 2; М ал юно в Η. П., Песчаник, Годовой обзор минеральных ресурсов СССР за 1926/27 годах, Ленинград, 1928; Р 1 e n s k e E., «Sprecbsaal», Coburg, 1910, Jg. 43, 3—5 и 19—21; Hoy er F., Ueber Natursandsteine, deren Gewinnung und Eigcnschaften, «Steinbruch u. Sardgrube»,Halle, 1927, 24, p. 566—569; Sebmile R., Der Baumberger Sandstein und seine VerwWer ing, ibid., 1926, 15—18. И. Мушвнко.