За походженням всі гірські породи діляться на три групи:
1 Магматичні або вивержені.
2 Осадові.
3 Метаморфічні.
Магматичні гірські породи утворилися в результаті охолодження та твердіння розплавленої магми. До таких порід належать базальти, граніти та ін.
Осадові породи (глини, вапняки, пісковики, кам’яна сіль і т.д.) виникли в результаті відкладення на дні водяних басейнів частинок зруйнованих вивержених порід, солей, а також органічних речовин.
Метаморфічні гірські породи (мармур, кристалічні сланці та ін.) утворилися в результаті дії на вапняки, сульфатні солі, глини та інші породи високих температур і тисків при занурюванні їх в надра землі.
На долю осадових порід припадає близько 5 % маси земної кори, однак з ними пов’язані майже всі родовища нафти і газу. В склад переважної більшості гірських порід входять лише декілька десятків мінералів, які називаються породоутворюючими. Осадові породи залежно від кількості мінеральних компонентів, що входять до їх складу, діляться на дві групи: прості (мономінеральні) та складні (полімінеральні). До мономінеральних осадових порід зараховують галіт, кам’яну сіль, гіпси, ангідрити, вапняки, доломіти, викопний лід. До полімінеральних порід зараховують майже всі вивержені гірські породи, а до осадових – пісковики, глини, сланці, конгломерати.
Важливою характеристикою осадових порід є їх структура і текстура, які відображають будову цих порід і суттєво впливають на характер руйнування при їх розбурюванні. Під структурою породи розуміють ті особливості її будови, які обумовлені формою, розміром і характером поверхні породоутворюючих мінералів, а також характером зв’язку між ними. За своєю структурою всі осадові породи поділяються на кристалічні та уламкові. Уламкові породи поділяють на грубоуламкові з розміром уламків більше 2 мм (гравій, галька, брекчія); піскові з розміром уламків від 0,1 мм до 2 мм; дрібноземи з розміром від 0,01 мм до 0,1 мм та глинисті з розміром частинок менше 0,01 мм.
Глинисті складають біля 55 % маси осадових порід. До піскових порід належать піски (незцементована порода) і пісковики; до дрібноземів – алевроліти, суглинки, супіски, лес; до глинистих порід – глини, аргіліти та глинисті сланці.
За природою сил зчеплення між частинками осадові породи поділяють на три основні групи: скельні (пісковик, вапняк, мергель), зв’язані або пластичні (глинисті породи) і сипучі (піски). Сили зчеплення скельових порід характеризуються молекулярним притяганням частинок одна до одної, а також наявністю сил тертя. Сипучі породи не володіють зчепленням ні в сухому стані, ні при повному насиченні водою.
У кристалічних породах кристали зв’язані між собою силами молекулярної взаємодії у місцях взаємного контакту. В уламкових породах зв’язок між уламками здійснюється з допомогою сторонніх цементуючих речовин. Найпоширеніший кременистий, карбонатний, залізистий, а також глинистий цемент.
Під текстурою розуміють ті особливості будови породи, які обумовлені взаємним просторовим розміщенням кристалів або уламків: шаруватість, сланцюватість, пористість, тріщинуватість. Шаруватість виявляється у зміні петрографічного складу порід у вертикальному напрямку.
Між твердими мінеральними зернами, що складають скелет осадової породи, майже завжди є різні за походженням, формою та розміром пустоти (пори). Сумарний об’єм всіх пустот, які містяться в 1 м3 породи, виражений в процентах, називають загальною пористістю. Сумарний об’єм пор в 1 м3 породи, сполучених між собою і по яких може перетікати пластовий флюїд під дією існуючих в природі градієнтів тисків, характеризує ефективну пористість. Ефективна пористість менша від загальної тому, що в породі завжди є деяка кількість замкнутих, а також капілярних і субкапілярних пор, по яких рух при існуючих градієнтах тисків практично не можливий.
Тріщинуватість порід пов’язана з тектонічними рухами земної кори, а також з процесами перекристалізації. Тріщини можуть бути вертикальними, горизонтальними і похилими, розташовані хаотично або орієнтовано в якомусь напрямку. Трапляються тріщини зімкнуті і розкриті, причому ступінь розкриття (товщина тріщини) може коливатись від часток міліметра до десятків міліметрів. Іноді в породах зустрічаються великі порожнини (каверни), як правило, сполучені одна з одною системою розкритих тріщин.
Кількість фізичних властивостей гірських порід, що проявляються у взаємодії з іншими об’єктами і явищами матеріального світу, є доволі обширною. Однак, для практики гірничої справи важливими є лише ті властивості, котрі безпосередньо пов’язані з процесами сучасної гірничої технології.
Як головну ознаку класифікації фізичних властивостей порід слід прийняти зовнішні поля, у взаємодії з якими ці властивості проявляються. За цією ознакою можна виділити такі класи фізичних властивостей гірських порід:
¾ густинні;
¾ механічні;
¾ теплові;
¾ електромагнітні;
¾ радіаційні.
В табл.2.1 наведена класифікація властивостей з виділенням всередині класів відповідних груп. Рекомендовані символи для позначення вибрані з врахуванням їх не повторюваності і переважної відповідності позначенням, найпоширенішим в науково-технічній літературі.
Густиннівластивості гірських порід проявляються в результаті дії гравітаційного поля Землі. Їх можна розділити на дві групи:
а) гравітаційні;
б) структурні.
До гравітаційних властивостей відносять питому і об’ємну вагу порід, до структурних – їх питому масу або мінералогічну густину і густину (об’ємну масу) абсолютну і відкриту пористість.
Питома вага – це вага одиниці об’єму твердої фази породи. Значення питомої ваги гірських порід залежить від питомої ваги породоутворюючих мінералів і змінюється в межах (2,5-5)×105 Н/м3.
Об’ємною вагою називають відношення ваги основних агрегатних фаз породи (твердої, рідкої, газоподібної) до об’єму, який вони займають. Об’ємна вага – це найбільш вживана густинна характеристика гірських порід, котра залежить від їх складу і структури. Вона завжди менша за питому вагу і лише для дуже щільних порід може наближатися до неї.
Питома маса – це відношення маси твердої фази гірської породи до об’єму твердої фази: