Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Земную кору слагают горные породы, состоящие из минералов. Минералы - это природные тела, примерно одинакового хим.состава и физических свойств, образовавшиеся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубине Земли. В настоящее время изучено более 2,5 тыс.минеральных видов. Основную массу горных составляют около 100 минералов, их называют породообразующими.
Большинство минералов являются твердыми веществами (кварц, полевые шпаты), часть их может быть в жидком состоянии (ртуть, нефть) и газообразном (сероводород, углекислота) состояниях.
Твердые минералы имеют кристаллическое строение, составляющие их частицы (атомы, ионы, молекулы) располагаются в строго определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Встречаются и аморфные минералы, частицы которых располагаются в беспорядке (опал, лимонит и др.).
Химический состав минерала выражается эмпирической формулой. О типе химического соединения, взаимных связях между его отдельными элементами дает представление структурная или кристаллохимическая формула.
Химический состав и кристаллическая структура минералов определяют их внешний облик и физические свойства. Главными из них являются морфологические особенности, твердость, спайность, оптические свойства и плотность.
По морфологическим особенностям (внешняя форма) различают минералы изометрической формы (пирит, галит), вытянутые в одном направлении (призматические, игольчатые - кварц, асбест) и вытянутые в двух направлениях (плоские, чешуйчатые, листовые - слюды, графит).
Твердость минералов – это степень сопротивления материала внешнему механическому воздействию. Определяется по шкале Мооса, где за основу принята твердость 10ти эталонных минералов.
Спайность - это способность минерала раскалываться по строго определенным плоскостям с образованием гладких поверхностей.
Оптические свойства - прозрачность, блеск. По цвету все минералы можно разделить на светлые (бесцветные), белые, желтые (кварц, полевой шпат), темные, малопрозрачные, коричнево-бурого цвета (роговая обманка).
Современная классификация минералов основана на химическом составе и кристаллической структуре вещества. Общая классификация по С.Д. Четверухину насчитывает 10 классов:
Силикаты - основная часть магматических и метаморфических горных пород (полевые шпаты, слюды). Структурной основой их является комбинация кремнекислородных тетраэдров SiO2 с различными элементами (Al, Si, Fe, Ca, Mg и т.д.)
Сульфаты – обладают малой плотностью и незначительной твердостью. Это ангидрид CaSO4, гипс CaSO4 2H2O.
Оксиды – обладают высокой твердостью, устойчивостью против воздействия воды и атмосферных агентов (кварц SiO2).
Карбонаты – кальцит CaCO3, магнезит MgCO3и др.
Минералогический состав имеет большое значение при определении инженерно-геологических свойств горных пород. Например, породы, содержащие слюду, обладают большой сжимаемостью, а присутствие пирита снижает прочностные свойства пород.
Горные породы состоят из минералов. Инженерно-геологические свойства горных пород зависят не только от минералогического состава, но и от условий образования (генезиса), структуры и постгенетических факторов.
Структура определяется размерами, формой и взаимными отношениями минералов; текстура обусловлена общими особенностями более крупных составных частей породы (минеральных агрегатов) и их расположением в пространстве.
По происхождению горные породы бывают магматические, осадочные, метаморфические.
Магматические. Подразделяются на глубинные (интрузивные), излившиеся (эффузивные) и жильные.
Интрузивные породы образуются в результате замедленного остывания магмы на глубине, происходит ее полная раскристаллизация и переход в твердое состояние. Образуются породы с полнокристаллической (зернистой) структурой: граниты, сиениты, диориты, габбро. Форма интрузивных тел: батолиты, лакколиты, жильные образования.
Батолит — крупный интрузивный массив, имеющий преимущественно секущие контакты и площадь более 100 км². Форма в плане обычно удлиненная, иногда изометричная. Часто батолиты имеют площадь, измерямую десятками тысяч км².
Лакколит — интрузивный массив, имеющий в разрезе грибообразную или куполообразную форму кровли и относительно плоскую подошву. Они образуются вязкими магмами, как правило кислого состава, поступающими либо по дайкообразным подводящим каналам снизу, либо из силла, и, распространяясь по слоистости, приподнимают вмещающие вышележащие породы, не нарушая их слоистости. Размеры лакколитов сравнительно небольшие — от сотен метров до нескольких километров в диаметре.
Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы.
Эффузивные структуры: порфировая, скрытокристаллическая, стекловатая и пористая.
Магматические породы:
Граниты - интрузивная полнокристаллическая порода от светло-серой до красной. Обладают большой прочностью при сжатии (160-250 МПа).
Рис.1 Гранит
Липарит и кварцевые порфиры сходны с гранитом по минеральному составу, окрашены в светлые тона, предел прочности на сжатие 130-150 МПа.
Рис. 2 Липарит
Обсидиан - вулканическое стекло, стекловидная порода темного цвета.
Рис. 3 Обсидиан
Пемза - пузыристая, стекловатая порода.
Рис. 4 Пемза
Сиениты – похожи на граниты, но содержат больше цветных минералов.
Рис. 5 Сиенит
Габбро - интрузивная порода со средней и крупнозернистой структурой от желто-зеленого до черного цвета.
Рис.6 Габбро
Базальты – полнокристаллические структуры с очень большой прочностью на сжатие до 500 МПа, темно-серого и черного цвета.
Рис. 7 Базальт
Осадочные. Образуются при осаждении и накоплении в водной или воздушной среде продуктов физического и химического разрушения (выветривания) материнских горных пород с уплотнением и цементацией осадка.
Главный признак осадочных пород – слоистость – чередование горных пород в виде слоев в процессе периодического накопления осадков. По характеру залегания: согласное (параллельные слои) и несогласное.
Слой (пласт) имеет сравнительно постоянную мощность и занимает большую площадь.
Толща – комплекс слоев или один слой большой мощности.
Первоначально осадочные породы залегают почти горизонтально. Тектонические движения выводят слои из горизонтального положения и нарушают их первоначальное залегание, возникают дислокации складчатые и разрывные. Складчатые образуются без нарушения сплошности слоев или пластов, к ним относятся моноклиналь, складка, флексура. Складки: антиклиналь, синклиналь. Разрывные нарушения характеризуются разрывом сплошности пород и смещением слоев относительно друг друга.
По происхождению: обломочные, органогенные и химические. Морские и континентальные.
Обломочные – породы, которые образовались из продуктов физического и химического выветривания материнских горных пород. Подразделяются на собственно обломочные (рыхлые – пески, гравий, галька и сцементированные – песчаники, брекчии) и глинистые породы (несцементированные - глины, суглинки, супеси и сцементированные – аргиллиты и алевролиты). Наибольшее распространение имеют глинистые породы (около 50 %), в состав которых входят глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и т.д.
Органогенные породы – образуются в водоемах в результате накопления и преобразования остатков животного мира и растений. Это доломиты, мергели, мел и др. К группе фитогенных относится также торф.
Породы химического происхождения образуются в результате выпадения из морских или озерных вод растворенных солей. Это гипс, мирабилит, ангидрид, калийная соль. Они залегают слоями большой мощности, до сотен метров. Растворимы в воде, трещиноватые.
Метаморфические. Образуются в результате преобразования пород магматического и осадочного происхождения под влиянием процессов метаморфизма – высокой температуры, давления и флюидов.
Кварциты – образуются из кварцевых песков под влиянием метаморфизма. Это плотная, очень прочная порода (до 250 МПа).
Рис. 8 Кварцит
Глинистые сланцы – породы с ярко выраженной сланцеватостью, по которой легко раскалываются.
Рис. 9 Глинистый сланец
Мрамор – кристаллическая порода зернистой структуры, прочностью 50-120 МПа.
Рис.10 Мрамор
Известняки – измененные известковые сланцы.
Рис. 11 Известняк
Гнейс – порода кристаллической структуры светло-серого и зеленоватого цвета, прочность до 180 МПа.
Рис.12 Гнейс