|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОДСтр 1 из 6Следующая ⇒
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ «Геотехника 1» изучает основные геологические процессы и явления, способствующие образованию различных видов магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Являясь продуктами выветривания верхних слоев атмосферы, породы в процессе инженерной деятельности взаимодействуют со зданиями и сооружениями. Породы, на которые опираются инженерные объекты, называются грунтами. Характерной особенностью грунтов, как природных тел, является их раздробленность (дисперсность), что коренным образом отличает грунты от скальных пород и других строительных материалов. Основная цель лабораторных работ – ознакомление студентов с основными видами горных пород и грунтов и методами определения показателей их физических свойств. Эти показатели позволяют оценить свойства грунтов численными величинами и перейти к выбору наиболее оптимального варианта фундамента.
Правила для студентов Перед началом каждой работы необходимо ознакомиться с ее содержанием, порядком выполнения, необходимым оборудованием и материалами, а также заготовить формы для записи результатов испытаний. Работы выполняются под контролем преподавателя. В конце каждого занятия необходимо оформить отчет по выполненной работе, написать вывод и предъявить его преподавателю на подпись. В отчете должны быть приведены цифровые и графические результаты, схемы приборов, краткое описание хода работы и т.д. По окончании занятия студент обязан привести в порядок свое рабочее место. ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Определение и описание породообразующих минералов Минералами - называются химические соединения или отдельные химические элементы, возникшие в результате различных физико-химических процессов, проходящих в Земле и на ее поверхности. Каждый минерал обладает более или менее постоянным химическим составом и внутренним строением. Минералы изучает наука - минералогия. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть — в аморфном. Свойства кристаллических веществ обусловливаются их составом и внутренним строением, т. е. кристаллической структурой. В кристаллических решетках, отражающих внутреннее строение минералов, в разных направлениях расстояния между элементарными частицами — атомами, и характер связей между ними различны. Отсюда различны и свойства вещества (кристалла) в разных направлениях. Это явление называется анизотропией — неравносвойственностью кристаллического вещества в разных направлениях. Свойства аморфных веществ зависят только от состава и во всех направлениях статистически одинаковы, т. е. аморфные вещества изотропны. Формы нахождения минералов в природе : Форма нахождения минералов в природе зависит главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки — двойники, либо морфологически четко обособленные минеральные скопления, либо, чаще скопления минеральных зерен — минеральные агрегаты. Отдельные кристаллы (монокристаллы) и кристаллические двойники возникают в условиях, благоприятных для роста кристаллов. Друзы — разнообразные сростки кристаллов, приросших какой-либо поверхностью к породе. Дендриты представляют собой плоские, в виде пленки, сростки кристаллов, напоминающие ветвящиеся ростки мха. Образуются при кристаллизации в тонких трещинах Конкреции- _________________________________________________________ Оолиты-______________________________________________________________ Натечные образования _________________________________________________
Кристаллические агрегаты____________________________________________ Основными физическими свойствами минерала являются цвет, цвет черты (цвет его в порошке), прозрачность, блеск, излом, спайность, твердость, плотность и некоторые другие. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ
I. СИЛИКАТЫ 1. альбит Na [AlSi3 O8] анортит Ca [Al2Si2 O8] плагиоклазы
микроклин K [AlSi3 O8] 2. Пироксены: авгит Ca (Mg, Fe, Al) * [(Si, Al2)2 O6] 3. Амфиболы: роговая обманка Ca2Na (Mg, Fe)4 (Al, Fe) [(Si, Al)4 O11]2 * [OH]2 актинолит Ca2 (Mg, Fe+2)5 [Si4 O11]2 [OH[2 4. Слюды: мусковит KAl2 [AlSi3 O10] [OH]2 биотит K (Mg, Fe)3[Si3AlO10] [OH, F]2 5 Оливин (Mg, Fe)2SiO4 6. Тальк Mg3 [Si4O10] (OH)2 7. Хлорит Mg4Al2 [Si2Al2O10] [OH]8 8. Глинистые минералы: каолинит Al4 [Si4O10] (OH)8 монтмориллонит AlMg2 (OH)2 [Si4O10] * nH2O Гидрослюды II. ОКИСЛЫ И ГИДРООКИСЛЫ кварц SiO2 опал SiO2 * nH2O лимонит 2Fe2O3 * nH2O III. КАРБОНАТЫ кальцит CaCO3 магнезит MgCO3 доломит CaCO3 * MgCO3 IV. СУЛЬФАТЫ гипс CaSO4 * 2H2O Ангидрит CaSO4
V. СУЛЬФИДЫ пирит FeS2
VI. ГАЛОИДЫ галит NaCl сильвин KCl СХЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ
Таблица описания минералов
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Общие сведения
Магматические горные породы обязаны своим происхождением затвердеванию природных, в подавляющем большинстве силикатных расплавов как внутри Земли, так и на ее поверхности. В качестве главных классификационных признаков магматических пород используются их химический состав и условия залегания. По химическому составу, который во многом обусловлен содержанием кремнезема ЅiO2, все магматические породы делятся на кислые, средние, основные и ультраосновные. По условиям образования магматические породы делятся на интрузивные, включающие субвулканические и жильные (полуглубинные, или гипабиссальные), и эффузивные. Интрузивные породы формировались на относительно больших глубинах, кристаллизация субвулканических и жильных пород происходила на небольшой глубине, эффузивные (излившиеся) породы затвердели непосредственно на дневной поверхности. По степени вторичных изменений, эффузивные породы делятся на кайнотипные — «молодые», неизмененные, и палеотипные — «древние», в той или иной степени измененные и перекристаллизованные главным образом под влиянием времени. Магматических пород насчитывается более 1000, но лишь немногие из них распространены в земной коре достаточно широко. Визуальное определение магматических горных пород не представляет больших трудностей, если внимательно отнестись к изучению их главных отличительных признаков. По этим признакам в первую очередь следует установить, является порода интрузивной или эффузивной. Далее необходимо описать следующие вспомогательные признаки: цвет, структура, текстура, минеральный состав, кислотность. Структура – это совокупность признаков строения породы, обусловленных растворами, формой и взаимоотношениями ее составных частей в пространстве. Текстура – распределение ее составных частей в пространстве.
Эти признаки дают возможность решить вопрос о принадлежности породы к интрузивным или эффузивным образованиям. Для интрузивных пород характерны различные формы полнокристаллических структур; эффузивные, субвулканические породы, как правило, обладают неполнокристаллическими структурами. При определении минерального состава пород главными признаками являются цветное число, количество кварца, калиевого полевого шпатав. Цветное число, так же как и количество кварца, достаточно надежно свидетельствует о принадлежности породы к той или иной группе по содержанию кремнезема. Следует помнить, что кислые породы с большим количеством кварца. У средних пород преобладает серая окраска (среднее цветное число 20), кварца мало или нет совсем. Основные и ультраосновные породы, как правило, не содержат кварца. Цветное число основных пород достаточно велико, им свойственна окраска с преобладанием темно-серых тонов (Лабрадор — полевой шпат основных пород — имеет темно-серый цвет), а ультраосновные породы обычно окрашены в цвета, близкие к черным или темно-зеленым, в них практически не встречаются светлоокрашенные минералы. Средние породы щелочного ряда распознаются по большому количеству калиевого полевого шпата, а средние щелочные породы — по присутствию, кроме того, фельдшпатоидов. Таблица описания магматических пород
Вопросы для самоконтроля 1 Что называется горной породой? 2 Какие структуры характерны для интрузивных пород? 3 Какие структуры характерны для эффузивных пород? 4 Назовите текстуры магматических пород. 5 В состав каких пород входят кварц, ортоклаз, слюда, роговая обманка? 6 Какая окраска характерна для средних магматических пород? 7 Какого происхождения трахит и диорит? 8 Для каких пород характерен набор минералов: лабрадор, авгит, роговая обманка? 9 Каковы отличительные особенности основных пород? 10 Назовите излившиеся аналоги гранита, сиенита, диорита, габбро.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Общие сведения
Осадочные горные породы образуются на поверхности Земли в водной, реже — воздушной среде из продуктов разрушения других пород, а также из химических и органогенных осадков, т.е.в ходе экзогенных процессов. По способу образования минерального вещества осадочные породы делятся на: - обломочные, состоящие из обломков минералов и горных пород; - органогенные, в основе которых находятся твердые части организмов и продуктов их жизнедеятельности; - хемогенные, представленные минералами, сформировавшимися химическим путем. Между этими группами осадочных пород нет четких границ; особенно часто породы смешанного происхождения встречаются среди органогенных и хемогенных Главными признаками, определяющими осадочные горные породы являются: состав осадка, степень диагенеза, цвет, текстура, структура, пористость и плотность. Состав осадка зависит от способа его образования: это могут быть обломки горных пород и минералов, органогенное вещество или продукты химических реакций. В соответствии с этим породу следует относить к обломочной, органогенной или хемогенной. Степень диагенеза (лат. диагенез — перерождение) — признак, который показывает, какие изменения произошли в осадке после его образования в процессе превращения в горную породу. Иногда видимых признаков диагенеза нет: например, встречаются пески, которые, образовавшись миллионы лет назад, так и остались песками. В таких случаях осадок следует считать горной породой, если он перекрыт более молодыми отложениями. Оставаясь на поверхности, он сохраняет название осадка, даже если окружающие условия изменились, например морские условия сменились континентальными. Диагенез связан с обезвоживанием (дегидратацией) осадка, перекристаллизацией, старением коллоидов и др. Образование цемента в обломочных породах — один из мощных факторов диагенеза ОБЛОМОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Обломочные горные породы образуются при осаждении обломков различной крупности, переносимых в виде механической взвеси. Структура: Обломочные горные породы имеют зернистую структуру с различным размером зерен (обломков). При характеристике структуры обломочных пород используют понятие фракции. Фракция — совокупность частиц (обломков) определенного размера. Выделяют четыре основные фракции: 1. гравелистая > 2 мм; 2. песчаная — 2 — 0, 05 мм; 3. пылеватая — 0, 05 — 0, 005 мм; 4. глинистая< 0, 005 мм.
По преобладанию той или иной фракции в обломочных горных породах различают структуры: 1. крупнозернистая (крупнообломочная) с преобладанием гравелистой фракции; 2. среднезернистая (песчаная; ) с преобладанием песчаной фракции; 3. мелкозернистая (пылеватая) с преобладанием пылеватой фракции; 4. тонкозернистая (глинистая) с преобладанием глинистой фракции.
Крупнозернистая структура определяется визуально, поскольку частицы крупнее 2 мм легко различимы невооруженным глазом. Среднезернистая, мелкозернистая и тонкозернистая структуры различаются на ощупь по степени шероховатости: 1. среднезернистая — сильно шероховатая; 2. мелкозернистая — слегка шероховатая; 3. тонкозернистая — гладкая.
По форме обломков различают породы, в которых.частицы могут быть угловатые (неокатавные) или округлые, часто полированные, (окатанные). В обломочных породах структурные элементы часто скреплены цементом. Цементационные связи отличаются жесткостью и после нарушения не восстанавливаются. В зависимости от соотношения в породе количества обломочного материала и цемента выделяют два основных типа цементации: б а з а л ь н ы й, когда цементирующее вещество преобладает над обломками, и п о р о в ы и, когда преобладает обломочный материал, а цемент заполняет поры между обломками. По составу цемент может быть различный. Текстура: Характерными текстурными особенностями всех осадочных пород являются пористость и слоистость. По характеру расположения зерен (обломков) текстура обломочных пород может быть: 1. беспорядочная, с беспорядочным расположением хорошо видимых обломков; 2. однородная, с беспорядочным расположением мелких обломков, неразличимых невооруженным глазом: 3. слоистая с ориентированным в горизонтальном направлении расположением зерен; 4. сланцеватая с возникновением плоскостей сланцеватости в горизонтальном направлении. При механическом воздействии' и выветривании порода, имеющая сланцеватую текстуру распадается на пластинки или плитки. По степени компактности зерен в обломочных горных породах макроскопически различают две основные текстуры; 1. плотная, когда поры в породе не различаются даже с помощью лупы; 2. пористая, когда поры видны невооруженным глазом. Среди пористых текстур выделяют макропористую с диаметром пор более 0, 5 мм и микропористую с диаметром пор менее 0, 5 мм. Минералогический состав: Все обломочные горные породы полиминеральные. В состав их могут входить: 1. первичные минералы, возникающие в момент формирования садка, такие как кварц, полевые шпаты, роговая обманка, мусковит, биотит, кальцит, гипс; 2. вторичные минералы, являющиеся продуктами химического выветривания первичных минералов, такие как каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, глауконит; 3. обломки материнских пород различной величины, которые могут быть полиминеральными и моном1и.не, ральными. При характеристике минералогического состава конгломератов, брекчий и песчаников, помимо состава обломков, указывается химический состав естественного цемента. Часто химический состав цемента входит в название породы, например: железистый песчаник, кремнистый песчаник. По составу цемент может быть различный. Наиболее часто встречается цемент: 1. карбонатный — бурно вскипает от НСl; 2. железистый — придает породам желтые и бурые оттенки; 3. кремнистый — очень прочный, водостойкий; 4. глинистый — мало прочный, неводостойкий. Цвет: Обломочные породы могут иметь самые разнообразные окраски и оттенки от снежно-белой до черной. По цвету часто на основании этого получить представление об их свойствах. Белый и светло-серый цвета обычно обусловлены окраской главных минералов осадочных пород: кварца, каолинита, монтмориллонита, кальцита и свидетельствуют до некоторой степени о чистоте породы. Темно-серый и черный цвета чаще всего появляются в результате примесей органического вещества и реже солей марганца и сернистого железа. Желтый, желто-бурый и бурый цвета обусловлены присутствием в породе окислов железа, в основном лимонита. Зеленый цвет зависит от примеси закисного железа и присутствия зеленых минералов: глауконита, хлорита, серпентина, оливина. Красный цвет обычно связан с примесями окислов железа и алюминия. Часто для уточнения окраски породы используется двойное обозначение: зеленовато-серый, коричневато-бурый и т. д. При этом основной цвет надо ставить на второе место. Классификация: Обломочные горные породы классифицируются по структуре. Эта классификация основана на величине и форме зерен (обломков), степени их сцементированности и характере структурных связей между отдельными зернами (частичками). Классификация обломочных пород приведена в табл. 1.
Таблица 1
ХЕМОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Хемогенные горные породы образуются при кристаллизации солей из химических растворов. Структура: Хемогенные горные породы могут иметь кристаллическую структуру с различным размером кристаллов. По размеру кристаллов выделяют структуры: 1. крупнокристаллическая > 5 мм: 2. мелкокристаллическая < 1 мм; 3. скрытокристаллическая, когда кристаллы неразличимы Иногда хемогенные породы имеют оолитовую структуру. Оолиты — округлые зерна, имеющие концентрически скорлуповатое строение. Размер оолитов может быть различен, от нескольких мм до 1—2 см. Текстура: Текстура хемогенных пород по характеру расположения кристаллов или оолитов может быть: 1. беспорядочная с беспорядочным расположением крупных кристаллов или оолитов; 2. однородная с беспорядочным расположением мелких кристаллов; 3. слоистая с хорошо заметными слоями различного химического состава или цвета. По степени компактности породы текстура может быть: 1. плотная, 2. пористая, 3. шлаковая (туфовая). Минералогический состав: По составу хемогенные породы обычно мономинеральные. Основными породообразующими минералами являются карбонаты (кальцит, доломит, магнезит), кремнистые минералы (кварц, опал, халцедон), сульфаты (гипс и ангидрит), галоиды (галит, сильвин), соединения Fe и соединения А1. Классификация: Хемогенные горные породы классифицируются по химическому(минералогическому) составу. Классификация хемогенных пород приведена в табл. 2.
Таблица 2 Хемогенные горные породы
ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Органогенные горные породы образуются при накоплении минеральных и органических остатков после отмирания растительных и животных организмов. Структура: Органогенные горные породы могут иметь органогенно-зернистую структуру с различным размером зерен или волокнистую структуру. Размер зерен определяется так же как и в обломочных породах: 1. крупнозернистая > 2 мм; 2. среднезернистая — от 2 до 0, 05 мм; 3. мелкозернистая — от 0, 05 до 0, 005 мм; 4. тонкозернистая < 0, 005 мм. Макроскопически структура породы определяется по опробованию на ощупь. Текстура: Органогенные горные породы в большинстве случаев имеют пористую текстуру, так как неправильная форма органогенных зерен исключает их плотную укладку. По характеру расположения зерен структура может быть беспорядочная, однородная или слоистая. Минералогический состав: По составу органогенные породы обычно мономинеральные. Поскольку большинство породообразующих организмов имеют карбонатные и кремнистые панцири и скелеты, то наиболее распространенными породообразующими минералами органогенных пород являются кальцит, халцедон и опал, а также органические соединения, характерные для группы углистых пород. Классификация: Органогенные горные породы классифицируются по химическому составу. Для инженерных целей интерес представляют только два класса: 1. Карбонатные; 2. Кремнистые. Таблица-определитель метаморфических пород
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-10; Просмотров: 573; Нарушение авторского права страницы
Полевые шпаты: 
ортоклаз