Большая Советская Энциклопедия (ГО)

Коэффициент Пуассона 0,07—0,38

Предел прочности на сжатие до 500 Мн/м²

Предел прочности на растяжение до 20 Мн/м²

Удельная теплопроводность 0,1—10 вт/ (м•К )

Коэффициент линейного расширения 1x10^{– 6} ¾9x10^{– 5} 1/°C

Удельное электрическое сопротивление 10^{– 3} —10¹⁴ом xм

Относительная диэлектрическая проницаемость 2—30

Относительная магнитная проницаемость 0,9998—4

Свойства Г. п. обусловлены их минеральным составом и строением, а также внешними условиями. Важными параметрами, определяющими свойства Г. п., являются её пористость и трещиноватость. Поры могут быть частично заполнены жидкостью, поэтому свойства Г. п. зависят одновременно от свойств твёрдой, газообразной и жидкой фаз и их взаимного соотношения. Пористость и трещиноватость особенно важны при оценке Г. п. как коллекторов нефти и воды, а также скорости их притекания к источнику, буровой скважине и т. д. Ею же определяются влаго- и газоёмкость Г. п. и их водо- и газопроницаемость. В магматических Г. п. количество газовых пустот может достигать 60—80% (пемзы и пемзовые туфы). В осадочных Г. п. поры создаются в момент осадкообразования (межзерновые поры) и могут закрываться или сохраняться при цементации. Большое количество пор возникает при накоплении пористых зёрен (раковины радиолярий и диатомовых). Метаморфические Г. п. обычно бедны порами и имеют только трещины, вызываемые охлаждением Г. п.

С пористостью и минеральным составом тесно связана плотность Г. п., которая в породах, лишённых пористости, определяется слагающими их минералами. Рудные минералы имеют высокую плотность (до 5000 кг/м³ у пирита и 7570 кг/м³ у галенита); меньшая плотность характерна для минералов осадочных пород (например, каменная соль имеет плотность 2100 кг/м³ ). Плотность Г. п. из-за пористости может сильно отличаться от плотности слагающих её минералов. Так, пемзовые туфы Армении имеют плотность около 800—900 кг/м³ , граниты, мраморы, плотные известняки и песчаники — около 2600 кг/м³ . Плотность Г. п. легко рассчитывается по минеральному составу и пористости; возможны и очень полезны обратные расчёты.

Такие свойства Г. п., как теплоёмкость, коэффициент объёмного теплового расширения и др. определяются в первую очередь минеральным составом, прочностные же и упругие свойства Г. п., их теплопроводность и электропроводность зависят главным образом от строения пород и особенно сил связей между зёрнами. Так, наличие преимущественной ориентировки зёрен приводит к анизотропии свойств. В создании анизотропии свойств может участвовать также ориентированная трещиноватость.

Свойства Г. п., определённые вдоль и поперёк слоистости или прожилковатости, как правило, отличаются друг от друга. При этом модуль Юнга, предел прочности на растяжение, теплопроводность, электрическая проводимость, диэлектрическая и магнитная проницаемости больше вдоль слоистости, а предел прочности на сжатие — поперёк слоистости. У мелкозернистых Г. п. прочностные свойства выше, а у крупнозернистых ниже. Особенно высокие значения предела прочности на сжатие имеют мелкозернистые породы с волокнистым строением (например, нефрит до 500 Мн/м² ). Низкий предел прочности на сжатие имеют многие осадочные породы (каменная соль, гипс и др.). Упругие свойства пород определяют их акустические (скорость распространения, коэффициент преломления, отражения и поглощения упругих волн) и электромагнитные свойства (соответственно скорости распространения, коэффициент поглощения, отражения и преломления электромагнитных волн). Г. п., как правило, плохие проводники тепла, причём с повышением пористости их теплопроводность ухудшается. Большей теплопроводностью обладают породы, содержащие полупроводники, — графит, железные и полиметаллические руды и т. д. По электропроводности большинство Г. п. относится к диэлектрикам и полупроводникам. Магнитные свойства Г. п. в первую очередь определяются присутствующими в них ферромагнитными минералами (магнетит, титаномагнетит, гематит, пирротин).

Свойства Г. п. зависят также от воздействия механического. (давление), теплового (температура), электрического, магнитного, радиационного (напряжённости) и вещественного (насыщенность жидкостями, газами и т. д.) полей. При насыщении скальных пород водой увеличиваются упругие параметры, теплопроводность, теплоёмкость, электрическая проводимость и диэлектрическая проницаемость; при насыщении водой легко растворимых минералов (галоидные соединения), а также глинистых пород их упругие и прочностные показатели уменьшаются. Изменение свойств пород под воздействием давления вызвано уплотнением пород, смятием пор, увеличением площади контакта зёрен. С увеличением давления обычно возрастают электропроводность, теплопроводность, прочность и т. д. Повышение температуры снижает упругие и прочностные и усиливает пластические характеристики пород, уменьшает теплопроводность, увеличивает теплоёмкость, электропроводность и диэлектрическую проницаемость. Появление внутренних термонапряжений за счёт различного теплового расширения отдельных минералов приводит к возрастанию или к уменьшению упругих и прочностных свойств пород в зависимости от направления результирующих напряжений. Перестройка кристаллической решётки минералов от нагрева (полиморфные превращения и др.) вызывает аномальные точки на графике зависимости свойств от температуры. Так, для кварцитов наблюдается минимальное значение модуля Юнга и максимальное значение коэффициента линейного расширения в точке полиморфного перехода b-кварца в a-кварц (573°C). Воздействие тепла приводит также к спеканию, разложению, плавлению, возгонке, испарению отдельных минералов, что соответственно изменяет свойства пород. Напряжённость и частота электромагнитных полей оказывают наибольшее влияние на электромагнитные и радиоволновые свойства пород. Это обусловлено энергетическим воздействием полей на частицы пород, в результате чего происходит их электрическая и магнитная переориентировка (поляризация и намагничивание), возбуждение электронов и ионов. Так, повышение напряжённости приводит к росту электропроводности, диэлектрической и магнитной проницаемостей.

Как объект горных разработок Г. п. характеризуются различными технологическими свойствами — крепостью, абразивностью, твёрдостью, буримостью, взрываемостью и т. д. Крепость оценивает сопротивляемость пород механическому разрушению, абразивность — способность пород истирать режущие кромки рабочих механизмов и т. д. С целью выбора рациональных методов и механизмов разрушения применяются различные классификации Г. п. по технологическим свойствам (например, в практике горного дела широко применяется классификация Г. п. по крепости, предложенная проф. М. М. Протодьяконовым-старшим).

Изучение вещественного состава, физических и физико-химических свойств Г. п. являются основным источником информации в геофизике, геологии (в т. ч. инженерной) и в горном производстве. См. также Горное дело .

Лит.: Кузнецов Е. А., Петрография магматических и метаморфических пород, М., 1956; Барон Л. И., Логунцов Б. М., Позин Е. З., Определение свойств горных пород, М., 1962; Ржевский В. В., Новик Г. Я., Основы физики горных пород, М., 1967; Ронов А. Б., Ярошевский А. А., Химическое строение земной коры, «Геохимия», 1967, № 11; Справочник физических констант горных пород, пер. с англ., М., 1969; Минералы и горные породы СССР, М., 1970; Швецов М. С., Петрография осадочных пород, М., 1958; Huang W. Т., Petrology, N. Y., 1962.

Г. Я. Новик, В. П. Петров, В. В. Ржевский, А. Б. Ронов.

Горные почвы

Го'рные по'чвы, группа почв, развитых в горах и принадлежащих почти ко всем известным на Земле типам почв. Распространение Г. п. подчинено главным образом вертикальной (высотной) зональности — изменению их с поднятием в горы в зависимости от изменения климатических условий. Г. п. подразделяют, как и почвы равнинных территорий, на тундровые подзолистые, бурые лесные, серые лесные чернозёмы, каштановые, бурые полупустынные, серозёмы, коричневые, краснозёмы, красно-жёлтые ферралитные влажнотропических лесов, солончаки, болотные и многие др. Преобладающая часть Г. п. образуется на склонах значительной крутизны, где в результате процессов денудации наблюдаются их малая мощность, щебнистость и богатство первичными минералами; последнее обусловливает большое значение внутрипочвенного выветривания в формировании Г. п. (особенно в условиях влажного тёплого климата где выветривание протекает достаточна интенсивно). Для Г. п. характерно широкое развитие склоновых (боковых) токов почвенной влаги, обусловленных значительной крутизной склонов и хорошей водопроницаемостью щебнистых толщ. Эти особенности Г. п., вместе со своеобразием условий рельефа, в которых они образуются, приводят к необходимости отличать их от почв равнинных территорий и выделять на почвенных картах под названиями «горные тундровые», «горные краснозёмы», «горные чернозёмы» и т. д.

В. М. Фридланд.

Горные работы

Го'рные рабо'ты, работы по проведению и поддержанию в рабочем состоянии горных выработок, производимые для разведки или добычи полезных ископаемых из недр Земли. По расположению различают: открытые Г. р. — проводимые под открытым небом, подземные — в недрах Земли, подводные. По способу осуществления и применяемым средствам Г. р. подразделяют на машинные (наиболее распространённые; ведутся с помощью горных машин и механизмов); взрывные (основной вид — взрывание помещенных в предварительно пробурённые скважины, шпуры или горные выработки зарядов взрывчатых веществ); гидравлические; геотехнологические (добыча полезных ископаемых подземной возгонкой, выщелачиванием, растворением и выпариванием и т. п.); буровые (применяются для добычи нефти, горючих газов, рассолов, растворов минералов и т. п. через скважины, проводимые на глубину до нескольких тыс. м , см. Бурение ); термические (применяются редко — на разведочных работах в районах вечной мерзлоты). По производственному назначению Г. р. подразделяют на вскрытие месторождения , подготовительные (для подготовки вскрытой части месторождения к разработке —разделении её на выемочные поля или блоки горными выработками, обеспечивающими транспортировку горных пород, материалов, оборудования, перемещение людей), нарезные (для разделения выемочных полей или блоков на выемочные участки нарезными горными выработками), очистные, или добычные (для извлечения полезного ископаемого).

В. А. Боярский.

Горные страны

Го'рные стра'ны, горы, тектонические горы, участки земной поверхности, высоко поднятые над прилегающими равнинами и обнаруживающие внутри себя значительные и резкие колебания высот. Г. с. приурочены к подвижным областям земной коры со складчатой структурой. Они протягиваются на многие сотни и даже тысячи км в виде сравнительно узких полос — так называемых геосинклинальных поясов . В связи с тем, что Г. с. образуются в результате сложных тектонических нарушений земной коры. их часто называют тектоническими горами. В зависимости от характера деформаций земной коры среди тектонических гор выделяются: складчатые, глыбовые и складчато-глыбовые. Складчатые горы возникают в геосинклинальных системах , первоначально представляющих собой морские бассейны с прогибающимся дном, в которых накапливаются многокилометровые толщи осадочных пород. Затем эти толщи сминаются в складки и пронизываются интрузиями магмы, и вся молодая складчатая зона испытывает поднятие, приводящее к образованию Г. с. Обычно на ранних, но иногда и на более поздних этапах развития рельеф Г. с. находится в соответствии с тектоническими структурами — хребты соответствуют антиклиналям и антиклинориям , продольные долины — синклиналям и синклинориям ; позднее это соответствие может нарушиться (см. Инверсия рельефа ). Глыбовые горы возникают в более древних складчатых областях, испытавших повторные горообразовательные процессы. Такие участки земной коры обычно разламываются на отдельные глыбы, из которых одни поднимаются в виде горстов и образуют горные хребты и массивы, другие опускаются в виде грабенов , давая начало межгорным впадинам и тектоническим долинам. Чаще, однако, встречаются складчато-глыбовые горы, в которых одинаковое рельефообразующее значение имеют и складчатость и разломы.

Г. с. протягиваются прямолинейно (Пиренеи, Б. Кавказ) либо образуют дуги разных радиусов кривизны (Карпаты, Альпы, Гималаи) и в отдельных случаях могут достигать высоты 6000, 7000, 8000 и более м над уровнем моря. Высочайшая вершина земного шара — Джомолунгма (Эверест) в Гималаях — имеет высоту 8848 м , в СССР — пик Коммунизма на С.-З. Памира — 7495 м . Наблюдаемая ограниченность высоты гор была впервые отмечена в конце 19 в. нем. учёным А. Пенком, который ввёл понятие о верхнем уровне денудации, или вершинной поверхности. Однако причины этого явления остаются неясными до сих пор.