Химический состав и классификация минералов

С. А. Тер-Терян

МИНЕРАЛЫ

И

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Тверь 2010

Оглавление

 

Введение……………………………………………………………….. 3

I. Минералы……………………………………………………………. 4

1.1. Общие сведения о минералах……………………………………. 4

1.2. Генезис минералов………………………………………………... 5

1.3. Строение минералов……………………………………………… 6

1.4. Химический состав и классификация минералов………………. 7

1.5. Формы нахождения минералов в природе………………………. 8

1.6. Свойства минералов ……………………………………………… 9

II. Горные породы ……………………………………………………...10

2.1. Общие сведения о горных породах……………………………… 11

2.2. Магматические горные породы …………………………………. 12

2.3. Осадочные горные породы ……………………………………… 13

2.4. Метаморфические горные породы ……………………………… 14

Приложение …………………………………………………………… 15

Литература …………………………………………………………….. 16

 

В В Е Д Е Н И Е

 

Изучение дисциплины «Инженерная геология» преследует цель обеспечить студентов строительных специальностей теоретическими знаниями и практическими навыками по оценке инженерно-геологических условий территории строительства. Будущий инженер-строитель должен уметь распознавать геоморфологическое и геологическое строение района строительства, различать разновидность горных пород и оценивать их инженерно-геологические (строительные) свойства, разбираться в проявлениях подземных вод, прогнозировать влияние разнообразных геологических процессов на инженерные сооружения. Только имея четкое представление о значении рельефа, грунтовых и гидрогеологических условий, геологических процессов, инженер-строитель сможет принять правильное решение по оптимальному размещению и строительству промышленных и гражданских зданий и сооружений, трасс автомобильных дорог, ЛЭП и т.п.

Основной объем работ при оценке инженерно-геологических условий, как известно, приходится на установлении геологических условий, которые предопределяются, прежде всего, геологическим строением участка строительства (какими горными породами он сложен, как они залегают на глубине, какова их мощность и т.п.) и строительными свойствами горных пород. В настоящем учебном пособии в объеме, предусмотренном курсом инженерной геологии, рассматриваются основные факторы, определяющие геологические условия местности.

Первый раздел пособия посвящен изучению породообразующих минералов – составным частям, «кирпичикам», из которых сложены горные породы. Представлены сведения о способах образования минералов в природе, их строении и составе, классификациях, диагностических признаках и свойствах.

Второй раздел посвящен изучению основных типов горных пород, слагающих земную кору и являющихся объектом инженерно-геологических исследований. Рассматриваются способы образования, особенности строения, классификации, формы залегания в земной коре, важнейшие строительные свойства, а также возможные направления использования в строительстве магматических, осадочных и метаморфических пород.

В приложении представлены характеристики породообразующих минералов и основных типов горных пород, изучаемых в курсе инженерной геологии.

Минералы.

Общие сведения о минералах.

Минералы (от латинского minera - руда) - это однородные по составу, строению и свойствам природные химические соединения или самородные элементы, возникшие в результате разнообразных физико-химических и термодинамических процессов, происходящих в литосфере, гидросфере и атмосфере. Минералы в природе находятся преимущественно в твердом состоянии, реже встречаются жидкие (ртуть, вода) и газообразные (горючие газы, углекислый газ).

В настоящее время известно более 3000 минералов, но лишь очень немногие из них (около 100) имеют широкое распространение в составе горных пород. Они называются главными или породообразующими минералами. В курсе инженерной геологии наряду с породообразующими изучаются некоторые акцессорные или второстепенные минералы, встречающиеся в небольшом количестве, но играющие существенную роль в формировании строительных свойств горных пород. Например, наличие минерала пирит (даже в количестве 1...2%) в составе гранита или диорита делает первый непригодным к применению в качестве облицовочного материала, а щебень второго - в качестве заполнителя бетона.

 

1.2. Генезис [1] минералов.

Все минералы по источнику энергии за счет которой они образовались, делятся на две группы: - эндогенные (“изнутри рожденные”-греч.), образующиеся за счет внутренней энергии Земли, когда процессы минералообразования протекают на различных глубинах при высоких значениях давления и температуры; - экзогенные (“извне рожденные”), образующиеся за счет энергии, получаемой Землей главным образом от Солнца, когда минералообразование происходит вблизи поверхности или на поверхности Земли при давлении близком к атмосферному и нормальной температуре. Существуют три типа минералообразования: магматический, осадочный (экзогенный) и метаморфический.

Минералы магматического (эндогенного) генезиса образуются при остывании и кристаллизации магмы[2] и её производных в недрах Земли. Таким путем образуются многие главнейшие породообразующие минералы: кварц, ортоклаз, лабрадор, биотит, мусковит, оливин, роговая обманка, авгит и д.р.

Минералы осадочного (экзогенного) генезиса образуются в результате геологических процессов, протекающих в верхней части земной коры и на ее поверхности, а также в гидросфере среди которых можно выделить следующие:

а). Образование минералов при выветривании, когда минералы магматического генезиса под действием комплекса природных факторов (кислород, углекислый газ, вода, водные растворы разного химического состава, колебания температуры, жизнедеятельность микроорганизмов и растений) распадаются на составные части, а затем образуют новые устойчивые в данной обстановке соединения. Таким образом, возникают такие минералы, как каолинит, монтмориллонит, лимонит, опал.

б). Образование минералов на дне морей и озер при кристаллизации и осаждении минеральных солей из водных растворов в период интенсивного испарения воды. Данным способом образуются минералы кальцит, доломит, гипс, ангидрит, галит и др.

в). Минералообразование, как результат жизнедеятельности организмов (биогенные минералы). Ряд минеральных веществ (кальцит, кремнезем, соединения фосфора и др.), сносимых в море в виде растворов и взвесей используются морскими организмами для построения скелета (раковин). После отмирания микроорганизмов скелетные части накапливаются на дне водоемов и дают мощные скопления кальцита. Биогенный минерал лимонит образуется в результате жизнедеятельности бактерий на дне болот и озер.

Минералы метаморфического генезиса образуются в недрах Земли на больших глубинах в результате преобразования минералов магматического и осадочного генезиса под воздействием высоких давлений, температур и летучих компонентов магмы. Таким образом, возникают минералы тальк, асбест, графит, гематит и др.

 

 

Строение минералов.

Большинство минералов в природе находится в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть в аморфном. Различие между кристаллическим и аморфным состоянием вещества состоит в том, что в кристаллическом теле атомы и ионы располагаются в строго определенном, характерном для данного вещества порядке, образуя пространственную (кристаллическую) решетку, благодаря чему многие минералы имеют вид правильных многогранников (кристаллов), например кварц. У аморфных веществ подобной закономерности в пространственном распределении атомов и ионов нет (они расположены в беспорядке), и поэтому для аморфных минералов характерна неправильная внешняя форма (кремень).

Различие в строении кристаллических и аморфных минералов обуславливает различие их свойств. Главнейшими особенностями кристаллических минералов являются:

- анизотропность - изменение свойств минерала с изменением направления, т.е. свойства кристаллических минералов в разных направлениях могут быть различны;

- однородность - любые два участка кристаллического минерала обладают совершенно одинаковыми свойствами по параллельным направлениям;

- свойство самоогранения - способность кристаллических минералов при росте принимать форму правильных многогранников - кристаллов.

Каждому минералу присуща своя кристаллическая форма, зависящая от химического состава, условий образования, строения решетки. В кристалле различают следующие элементы: грани, или плоскости, ограничивающие кристаллы, ребра - линии пересечения граней, вершины - точки пересечения ребер, гранные углы - углы между гранями. Вершины кристаллов соответствуют узлам, ребра - рядам, а грани - плоским сеткам пространственной решетки.

Известны случаи, когда в различных природных условиях вещества одинакового химического состава образуют минералы, имеющие разное строение кристаллических решеток, и следовательно, разные свойства (рис.1). Такое явление называется полиформизмом, примером которого являются две модификации углерода С- алмаз и графит. Алмаз - самый твердый из всех минералов, встречается в виде крупных кристаллов, его плотность 3, 5 г/см³, прозрачен, обладает плохой электропроводностью. В отличие от алмаза графит очень мягок, его плотность 2, 2 г/см³, непрозрачен даже в тонких пластинках, имеет

 

темно-серый или черный цвет, кристаллизуется в виде чешуйчатых шестиугольных пластинок, является хорошим проводником электричества.

Аморфные минералы, не обладающие пространственной кристаллической решеткой по своим свойствам изотропны, т.е. их свойства одинаковы во всех направлениях (вода, кремень). Кроме явно кристаллических и аморфных минералов, в земной коре широко распространены скрытокристаллические, к числу которых относятся коллоиды. Как известно, коллоидами являются разнородные дисперсные системы, состоящие из дисперсной среды (растворитель) и дисперсной фазы (тонкораспыленные частицы). Среди коллоидов различают золи, в которых дисперсная среда преобладает над дисперсной фазой, и гели, в которых наоборот, преобладает дисперсная фаза. Примером золей могут служить железистые воды, а гелей минералы лимонит (гель гидроксидов железа), опал (гель кремнезема) и др. Потерявшие с течением времени воду гели подвергаются перекристаллизации, формируя твердые коллоиды. Рентгеноструктурные исследования показали, что твердые коллоиды представляют собой не аморфные, как считали ранее, а скрытокристаллические вещества.

 

 

Свойства минералов.

 

Горные породы.

Осадочные горные породы.

Осадочные горные породы образуются при осаждении и накоплении в водной среде и на суше продуктов физического и химического выветривания горных пород, а также в результате накопления остатков организмов и растений. Формирование осадочных пород представляет собой сложный и длительный геологический процесс, в котором можно выделить четыре стадии:

1) физическое разрушение и химическое разложение исходных горных пород;

2) перенос водой или ветром продуктов физического разрушения в виде обломков различной крупности, а продуктов химического разложения в виде растворов и взвесей;

3) отложение продуктов физического разрушения (обломков, частиц) и химического разложения (выпадение солей из растворов, осаждение взвесей), а также накопление остатков организмов и растений (седиментогенез);

4) преобразование рыхлого осадка в осадочную породу в результате его уплотнения под давлением последующих отложений (диагенез) и различных физико-химических процессов, приводящих к цементации осадка (эпигенез).

Процесс формирования осадочной породы со времени образования исходного материала и до превращения рыхлого осадка в горную породу называется литогенезом. Несмотря на то, что осадочные породы слагают всего 5% земной коры, примерно 75% поверхности земли (включая дно морей, озер, русла рек и т.п.) покрыта осадочными породами, мощность которых достигает 15 км, составляя в среднем 3-5 км. Поэтому осадочные породы являются наиболее распространенным основанием и средой различных сооружений, что обусловливает их большое инженерно-геологическое значение и необходимость тщательного изучения.

В зависимости от условий, в которых происходило образование осадочных пород (морские бассейны или суша, озера, реки, болота) различают осадочные породы морского и континентального происхождения.

По генезису осадочные породы разделяются на три основные группы:

обломочные, хемогенные, органогенные.

 

 

Обломочные горные породы.

 

Обломочные породы образуются из продуктов физического и химического выветривания исходных (магматических, метаморфических, осадочных) горных пород. Они классифицируются (табл.3) по размеру обломков (частиц) (грубообломочные, песчаные, пылеватые, глинистые), форме обломков (неокатанные и окатанные) и характеру связей между ними (рыхлые и сцементированные).

Грубообломочные и песчаные породы образовались под воздействием процессов выветривания на тех стадиях, когда агенты физического выветривания преобладали над агентами химического выветривания. Пылеватые и глинистые отложения формировались, когда наряду с агентами физического выветривания интенсивно действовали агенты химического выветривания.

В процессе фильтрации сквозь рыхлые грубообломочные и песчаные породы водных растворов (подземных вод) происходило постепенное заполнение пространства между обломками и песчинками (пор) цементирующим веществом, выпадающим из растворов, и цементирующим обломки и песчинки. Таким путем образовались сцементированные породы брекчии, конгломераты и песчаники.

Алевролиты и аргиллиты формировались при окаменении песчано-пылеватых и глинистых пород, вследствие их уплотнения, дегидратации, кристаллизации коллоидов.

 

Таблица 3

Классификация обломочных пород

 

Наимено-вание обломков	Размер обломков, мм	Рыхлые	Сцементированные
Неокатанные	Окатанные	Неокатанные	Окатанные
грубооб-ломочные	> 200	глыбы	валуны	глыбовые: брекчии	Конгломера-ты: валунные, галечниковые гравийные
200 - 10	щебень	галька	брекчии
10 - 2	дресва	гравий
песчаные	2 – 1 1 – 0.5 0.5 – 0.25 0.25 – 0.1 0.1 – 0.05	пески: грубые крупные средние мелкие тонкие	песчаники: грубые крупные средние мелкие тонкие
пылеватые	0.05- 0.005	алевриты	алевролиты
глинистые	< 0.005	глины	аргиллиты

 

Структура рыхлых и сцементированных грубообломочных и песчаных пород соотв. (песчаная), а у пылеватых (алевролитов, алевритов) и глинистых (аргиллитов) соответственно пылеватая и глинистая. Текстура у рыхлых пород пористая, у сцементированных плотная.

 

 

Хемогенные породы.

 

Хемогенные породы образовались в водных бассейнах (прибрежной зоне морей, лагунах, заливах, озерах) путем выделения и осаждения растворенных веществ. Среди хемогенных пород наиболее распространены карбонатные, сульфатные и галогенные породы.

К группе карбонатных пород относятся мономинеральные породы- известняки, известковые туфы и доломиты. Известняки образуются в результате выпадения солей из водных растворов в прибрежной полосе морей. Состоят из минерала кальцита (CaCO₃) и характеризуются разнообразным строением. Преобладают зернистая (кристаллическая), землистая, оолитовая^* структуры и плотная текстура. Известковые туфы (травертины) образуются на склонах речных долин, балок, оврагов в местах выхода подземных вод богатых углекислым кальцием. Травертины состоят из кальцита, имеют пористое (ноздреватое, кавернозное) строение, часто заключают в себе раковины наземных организмов, отпечатки листьев и веток растений. Большинство доломитов (MgCaCO₃) образовалось из известкового ила на дне морей при постепенном обогащении породы углекислым магнием, который замещал кальций. Характеризуются скрытокристаллическим, плотным строением.

Группа сульфатных пород включает мономинеральные породы ангидрит (CaSO₄) и гипс (CaSO₄*2H₂O), которые образуются в закрытых водоемах путем осаждения из насыщенных водных растворов в условиях жаркого и сухого естественного климата. Характеризуются кристаллическим, плотным строением. Таким же путем образуется галогенная порода каменная соль, состоящая из минерала галит (NaCl), имеющая кристаллическое, плотное строение.

 

 

Органогенные породы

 

Органогенные породы образуются в результате отмирания и отложения остатков организмов (зоогенные породы) и растений (фитогенные породы). Из зоогенных пород наиболее распространены известняк-ракушечник и мел. Известняк-ракушечник образуется в результате накопления на дне морских бассейнов раковин моллюсков, скелетов морских организмов, кораллов. Мел образуется из скоплений остатков микроскопических морских организмов. Эти породы главным образом состоят из кальцита, имеют специфическую органогенную структуру и пористую текстуру.

Фитогенная порода торф образуется в результате накопления не полностью разложившихся остатков болотной растительности в условиях избыточной влажности и затрудненного доступа кислорода (воздуха). Состоит из не вполне разложившихся остатков разнообразной болотной растительности, характеризуется рыхлым, пористым строением.

К осадочным горным породам относятся породы смешанного происхождения, которые сложены частично из обломочного материала и частично из хемогенного или из обломочного и органогенного материала и т.д. К числу таких пород относятся мергель, опока. Мергель образуется в морях и озерах при одновременном отложении глинистого и карбонатного материала. В составе глинистые минералы и кальцит, строение землистое, плотное. Опока также образуется в морских и озерных условиях. Состав глинисто-кремнистый, строение землистое, плотное.

Формы залегания осадочных пород.

 

Главным признаком осадочных пород является слоистость, которая формируется в процессе осадконакопления. Поскольку условия образования осадочных пород могут быть весьма разнообразными (моря, озера, русла рек, суша с различным рельефом) это обусловливает формирование слоев различной формы и протяженности, как в плане, так и в разрезе. Слой - более или менее однородное по составу и строению геологическое тело, ограниченное двумя поверхностями

(рис. 3). Нижняя из них называется подошвой слоя, верхняя - кровлей. Расстояние между кровлей и подошвой называется мощностью слоя. Если в слое горной породы проходит тонкий слой другой породы, то его называют прослоем или пропластком. Слой, выклинивающийся в обе стороны на сравнительно небольшой площади называется линзой, а в одну - выклинивающимся слоем. Часто слои имеют переменную мощность - пережимы.

В результате тектонических движений (движений земной коры) нарушаются первоначальные формы залегания осадочных пород, слои деформируются, сминаются в складки, возникают разрывы их сплошности с образованием трещин, разломов.

Применение осадочных пород в строительстве.

 

Обломочные породы. Валуны и глыбы могут применяться для укрепления берегов, мощения дорог (валуны) и как строительный

камень. Щебень, галька, дресва, гравий и песок широко используются для возведения насыпей автомобильных и железных дорог, приготовления бетона. Кварцевые пески применяются для производства стекла и силикатного кирпича. Глины применяются в кирпичном, черепичном производстве, а огнеупорные глины используются для строительства доменных и мартеновских печей. Брекчии, конгломераты, песчаники применяются как строительный, облицовочный камень, щебень.

Хемогенные породы. Известняки, доломиты применяются как строительный камень, ангидрит и гипс для производства вяжущих стройматериалов.

Органогенные породы. Известняк-ракушечник применяется в виде строительного камня, как сырье для получения извести. Мел используется для производства цемента, извести, в малярном деле, а из слаборазложившегося торфа изготовляют тепло- и звукоизоляционные стройматериалы.

 

 

Инженерно-геологические свойства осадочных горных пород.

 

Обломочные породы.

 

Несцементированные (рыхлые) обломочные породы относятся к классу природных дисперсных грунтов. Грубообломочные породы (глыбы, валуны, щебень, галька, дресва, гравий) имеют пористость 15-40%, cлабосжимаемы и обладают высокой водопроницаемо­стью (коэффициент фильтрации Кф, характеризующий скорость передвижения воды в горных породах, со­ставляет 100-1000м/сут и более). Присутствие в порах грубообломочных породах заполнителя (песчаного, глинистого и т.п.) снижает их сжимаемость и водопроницаемость.

Пористость песков составляет 30-50%, они слабосжимаемы при статическом нагружении и уплотняются при динамических воз­действиях. Водопроницаемость песков зависит от размера зерен, падая с уменьшением крупности песчинок. Коэффициент фильт­рации Кф песков изменяется от 100-10 м/сут (крупные, средние) до 1-0, 1м/сут (мелкие и тонкие). Водонасыщенные пески при вскры­тии их горными выработками могут переходить в разжиженное состояние с образованием плывунов.

Пылеватые породы (алевриты) - лёссы характеризуются просадочностью - способностью уменьшать объем при увлажнении, в результате чего происходит просадка поверхности земли и дефор­мации сооружений. Лёссовидные породы - лёссовидные пески, су­песи, суглинки и глины непросадочны. Пористость лёссов состав­ляет 30-65%, они отличаются малой водопрочностью, выражаю­щейся в быстром размокании и значительной размываемости. В естественном состоянии лёссы характеризуются незначительной сжимаемостью, которая резко возрастает при насыщении их водой.

Водопроницаемость лёссов различна, коэффициент фильтрации изменяется от 8, 5 до 0, 001 м/сут. Причем значения коэффициента фильтрации в вертикальном направлении могут быть в 1, 5-15 раз выше, чем в горизонтальном.

Важнейшей особенностью глинистых пород является зависи­мость их свойств от влажности. С повышением влагосодержания глинистые породы набухают (увеличиваются в объёме), становят­ся липкими, пластичными, легкодеформируемыми. При высыха­нии они дают усадку (уменьшаются в объёме), прочность их воз­растает. Набухание и усадка глинистых пород может приводить к деформации сооружений. Пористость глинистых пород варьирует от 22 до 70%. Глинистые породы характеризуются значительной сжимаемостью и невысокой прочностью. Глины и суглинки явля­ются слабопроницаемыми или вообще водонепроницаемыми по­родами (водоупорами). Коэффициент фильтрации у них составляет 0, 001-0, 00001м/сут и менее.

Сцементированные обломочные породы относятся к классу природных скальных грунтов. Их инженерно-геологические свой­ства зависят, прежде всего, от пористости, количества цемента и его вида. Наиболее распространёнными цементами являются кремнистый, железистый, карбонатный и глинистый. Наиболее прочные - кремнистый и железистый цементы. Карбо­натный цемент, хотя и обладает высокой прочностью, растворим в воде. Наименее прочен и неустойчив в воде глинистый цемент.

Прочность на одноосное сжатие брекчий и конгломератов мо­жет, изменятся от пористости и вида цемента от 3 до 100 МПа. От вида цемента также зависит их устойчивость к выветриванию.

На прочность песчаников также очень большое влияние оказы­вает их пористость. При изменении пористости от нескольких процентов до 15-30% прочность песчаников колеблется от 120-150МПа до 15-20МПа. Среди песчаников наибольшей прочностью обладают кварцевые песчаники с кремнистым цементом, у кото­рых прочность на одноосное сжатие составляет 150-200МПа, дос­тигая 300 МПа при пористости менее 2%. Наименее прочны песча­ники с глинистым цементом, пористостью до 40% и прочностью на одноосное сжатие 1-ЗМПа. Прочностные показатели песчани­ков зависят также от размера зерен. Мелкозернистые разности при близком минеральном составе и виде цемента обладают бо­лее высокими значениями прочности, чем средне- и крупнозерни­стые. Песчаники с карбонатным и глинистым цементом могут резко терять в прочности при насыщении их водой. Крепкие песчани­ки являются высокопрочными породами, устойчивыми к выветри­ванию, фильтрующим воду только по трещинам. Слабопрочные разности легко выветриваются, часто разрушаясь до песков (гли­нистые песчаники).

Алевролиты и аргиллиты в зависимости от вида цемента и по­ристости, которая изменяется от 1-5 до 40%, образуют разновид­ности с широким диапазоном изменения свойств. Их прочность на одноосное сжатие снижается от 160-50 МПа у малопористых мало­влажных пород до 5-З МПа у высокопористых водонасыщенных разностей. Слабые, пористые алевролиты и аргиллиты обладают значительной влагоёмкостью, размягчаются в воде, теряя проч­ность. Часто эти породы обладают выраженной слоистостью, ани­зотропией, легко выветриваются, образуя на склонах подвижные осыпи из плитчатой щебенки.

 

 

Хемогенные породы.

 

Все хемогенные породы относятся к классу скальных и полу­скальных грунтов с жесткими структурными связями.

Карбонатные породы. Известняки и доломиты в зависимости от генезиса, состава и строения обладают различными прочностными свойствами. Главными факторами, определяющими прочность из­вестняков, являются пористость, которая изменяется от 2 до 5%, размер зёрен и наличие глинистого материала. Соответственно прочность известняков на одноосное сжатие в зависимости от ука­занных факторов колеблется от 25 до 250 МПа. Увеличение со­держания глинистых частиц до 30% может снижать их прочность в 10 раз. Прочностные свойства доломитов варьируют от 180-14 0МПа у пород с пористостью 3-4% до 60-40 МПа у разностей с пористостью 10%. При водонасыщении прочность доломитов снижается в 1, 5-2 раза. Трещиноватость существенно снижает прочность массивов сложенных известняками и доломитами. Так монолитные доломиты имеют среднее значение R_c=120-130 MПa, a микротрещиноватые разности 50-60 МПа.

Сульфатные породы ангидрит и гипс довольно часто встречают­ся совместно. Ангидрит при соприкосновении с водой легко гидратируется и переходит в гипс, причем этот процесс сопровожда­ется значительным увеличением объема, с чем связаны механиче­ские деформации в соседних породах. Кристаллические разновид­ности ангидрида обладают прочностью до 100-120МПа, которая уменьшается при водонасыщении породы почти в 2 раза. Гипсы - мягкие породы, с растворимостью в воде до 2-7г/л, способны к выщелачиванию с образованием карстовых пустот.

Галогенные породы. Главной инженерно-геологической особен­ностью каменной соли является их высокая растворимость в воде (свыше 100г/л), вследствие чего в районах развития солей широко развит карст.

 

 

Органогенные породы

 

Зоогенные породы - известняк-ракушечник и мел относятся к классу природных скальных и полускальных грунтов с жесткими структурными связями. Известняк -ракушечник сильновыветриваемая и слаборастворимая в воде порода. Прочность на одноос­ное сжатие при пористости 35-40% составляет менее 10 МПа, уменьшаясь при водонасыщении. Мел в сухом состоянии пред­ставляет плотную породу с пористостью от 30 до 55%, размягчает­ся в воде. В воздушно-сухом состоянии прочность мела в зависи­мости от пористости изменяется от 15-20 МПа до 3-4 МПа, умень­шаясь при насыщении водой в 2-3 раза.

Фитогенная порода торф относится к классу природных дис­персных грунтов. Торф - водонасыщенная, сильносжимаемая, ма­лопрочная порода с пористостью 85-95% является наименее бла­гоприятным основанием инженерных сооружений. При высыха­нии даёт усадку, уменьшаясь в объёме в несколько раз. После усадки в процессе водонасыщения не набухает.

 

Приложение

Таблица 1

 

Характеристики минералов

 

 

Класс. Минерал. Химический состав. Происхождение.	Строение. Физические и механические свойства.	Оптические свойства	Устойчивость к выветриванию. Растворимость в воде. Вторичные образования.	Горные породы, в которых минералы являются породообразующими
Силикаты   Ортоклаз K[AlSi3O8] Магматическое	Кристаллическое, образует сплошные кристаллические массы. Плотность 2600кг/м3. Твердость 6.Спайность совершенная. Излом ступенчатый, неровный	Цвет белый, кремовый, розовый до красного, голубовато-серый Блеск стеклянный. Непрозрачный.	Среднеустойчив Нерастворим. Образует глинистый минерал каолинит	Магматические (пегматит, гранит), метаморфические (гнейс)

Альбит Na[AlSi3O8] Магматическое.	Кристаллическое, образует сплошные зернистые массы. Плотность 2600 кг/м3. Твердость 6. Спайность совершенная. Излом неровный.	Цвет белый. Блеск стеклянный. Непрозрачный.	Среднеустойчив Нерастворим. Образует каолинит	Магматические (пегматит, гранит), метаморфические (гнейс)
Лабрадор. (альбит 50...30%, анортит 50...70%) Магматическое	Кристаллическое, образует сплошные крупнозернистые массы. Плотность 2700 кг/м3. Твердость 6. Спайность совершенная. Излом неровный.	Цвет серый, темно-серый с голубыми и зеленоватыми переливами (иризирует) Блеск стеклянный. Непрозрачный	Слабоустойчив. Нерастворим. Образует каолинит.	Магматические (лабрадорит, габбро)
Анортит Ca[Al2Si2O8] Магматическое.	Кристаллическое, образует мелкие зерна и зернистые агрегаты. Плотность 2700 кг/м3. Твердость 6. Спайность совершенная. Излом неровный	Цвет белый, желтоватый, серый, голубоватый, розоватый. Блеск стеклянный. Прозрачный.	Среднеустойчив Нерастворим. Образует каолинит.	Магматические (габбро)

Мусковит KAl2(F, OH)2 X [Al Si3 O10] Магматическое. Метаморфичес-кое.	Кристаллы таблитчатые, пластинчатые легко расщепляются на тонкие листочки (больших размеров) встречаются в виде агрегатов. Плотность 2700 - 3100 кг/м3. Твердость 2 - 3. Спайность весьма совер-шенная.Излом неровный.	Цвет - бесцветный с желтоватым, сероватым, розоватым или зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный, перламутровый. Полупрозрачный.	Устойчив. Нерастворим.	Магматические (гранит) Метаморфические (гнейс).
Биотит K(Mg, Fe)3 (F, OH)2 [AlSi3O10] Магматическое. метаморфи-ческое.	Кристаллы в виде шестиугольных пластин, расщепляются на тонкие листочки Плотность 3000-3100 кг/м3. Твердость 2-3. Спайность весьма совершенная.	Цвет черный, темно-зеленый. Черта белая, зеленоватая. Блеск стеклянный, перламутровый. Прозрачен в тонких листочках.	Слабоустойчив. Нерастворим. Образует гидроксиды железа.	Магматические (гранит), метаморфические (гнейс).
Роговая обманка (Ca, Na)2 (Mg, Fe, Al, Mn) [OH]2, [(Si, Al)4O11]2 Магматическое	Кристаллическое Плотность 3100 - 3500 кг/м3. Твердость 5, 5 - 6. Спайность совершенная. Излом занозистый.	Цвет серо- и темно-зеленый, черный. Блеск шелковистый, стеклянный. Непрозрачный	Среднеустойчив Нерастворим.	Магматические (гранит, габбро), метаморфические (гнейс)

Авгит Ca(Mg, Fe, Al) X [(Al, Si)2О6] Магматическое.	Кристаллическое, образует сплошные зернистые массы. Плотность 3300 – 3600 кг/м3. Твердость 6, 5. Спайность совершенная. Излом раковистый.	Цвет зеленый, бурый до черного. Блеск стеклянный. Непрозрачный.	Среднеустойчив Нерастворим. Образует каолинит, гидроксиды железа.	Магматические (габбро, базальт, пироксенит, перидотит)
Оливин (Mg, Fe)2 Si O4 Магматическое.	Кристаллы редки. Встречается в виде зернистых агрегатов. Плотность 3300 - 4400 кг/м3. Твердость 6, 5 - 7. Спайность несовершенная. Излом неровный.	Цвет оливково-зеленый, буроватый. Блеск стеклянный. Полупрозрачный.	Слабоустойчив. Нерастворим. Образует асбест, тальк, гематит	Магматические (пироксенит, дунит)

Монтморил-лонит Al Mg2(OH)2 [Si4O10] nH2O Осадочное.	Образует землистые массы из частиц менее 0.005 мм. Внутренняя структура образована сочетанием слоев-пакетов, вложенных друг в друга, которые способны раздвигаться при поглощении минералом воды или сближаться при ее удалении. Плотность 2600 кг/м3. Твердость 1. Спайность отсутствует. излом зернистый. Жирен на ощупь	Цвет белый, розовый, голубовато-серый. Блеск матовый. Непрозрачный.	Устойчив. Нерастворим. Сильно набухает при увлажнении, увеличиваясь в объеме до 20 раз, становится пластичным, при высыхании дает усадку.	Осадочные (глины, суглинок, супесь, мергель)
Каолинит Al4(OH)8 [Si4O10] Осадочное.	Образует землистые массы из частиц размером менее 0.005 мм. Плотность 2600 кг/м3. Твердость 1...2, 5. Излом землистый. Жирен на ощупь.	Цвет белый, желтоватый, сероватый. Блеск матовый. Непрозрачный.	Устойчив. Нерастворим. При увлажнении набухает, становится пластичным, при высыхании дает усадку.	Осадочные (глина, суглинок, супесь, мергель).

1234Следующая ⇒

Поделиться: