Лекции.ИНФО


СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОИСХОЖДЕНИИ И СТРОЕНИИ ЗЕМЛИ



М.Н. Баранова

 

 

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

 

 

Учебно-методическое пособие

 

 

Самара

Издательство «Самарский муниципальный институт управления»

 

 

УДК

ББК

Б

 

 

Печатается по решению Учебно-методического совета

Самарского муниципального института управления

 

 

Баранова, М.Н.Основы инженерной геологии: учебно-методическое пособие / М.Н. Баранова. – Самара: Изд-во «Самарский муниципальный институт управления», 2008. - 56 с.

 

 

Пособие содержит краткое освещение теоретических основ инженерной геологии. Оно включает сведения о современных представлениях происхождения и строения Земли, сведения из минералогии и петрографии, о природных геологических процессах под воздействием эндогенных и экзогенных сил и основы по гидрогеологии.

Пособие предназначается для студентов 3-го курса специальности «Городской кадастр» всех форм обучения, а также для студентов факультета второго высшего и ускоренного образования.

 

 

ББК

 

ãБаранова М.Н., 2008

ãИздательство «Самарский муниципальный

Институт управления», 2008

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Цель и задачи изучения курса «Инженерная геология»

Данное методическое пособие предназначено для выполнения самостоятельных домашних работ при подготовке к занятиям. Основная цель его заключается в кратком изложении главных сведений об инженерно-геологических процессах, происходящих в земной коре.

Главные задачи курса:

1. Показать значение геологии как науки о рациональном использовании и охране геологической среды для городского строительства и обустройства.

2. Сформировать у студентов конкретные знания по разделам: «Происхождение и строение Земли и земной коры», «Сведения о минералах», «Общие сведения о горных породах», «Основы геологической хронологии», «Тектонические движения земной коры», «Элементы геоморфологии», «Инженерная геодинамика» и др.

3. Научить студентов оценивать воздействие физико-геологических и инженерно-геологических процессов на сооружения, литосферу и почву.

4. Привить умение использовать полученные знания для оценки инженерно-геологических процессов при строительстве.

 

Изучив курс инженерной геологии, студент должен знать :

-основы общей геологии, геоморфологии, гидрогеологии, инженерной геологии;

-физико-геологические и инженерно-геологические явления и процессы на поверхности и в верхних слоях земной коры;

-общие сведения об инженерно-геологических изысканиях для строительства.

Студент должен уметь:

-по диагностическим признакам отличать породообразующие минералы;

-различать магматические, метаморфические и осадочные горные породы;

-оценивать роль антропогенного воздействия на окружающую среду;

-использовать полученные знания при решении задач в основной области профессиональной деятельности.

 

 

История формирования и развития инженерной геологии

Возникновение инженерной геологии и развитие ее связано со строительством и является отраслью геологии. Геология - наука о Земле, ее происхождении, составе, строении и развитии. Много лет геологическая наука развивалась, решая главную проблему – обеспечить человечество различными видами полезных ископаемых. В тоже время благодаря научно-техническому прогрессу с каждым годом возрастает роль человека в преобразовании природы и геологической среды. Разнообразная деятельность людей изменяет поверхностную часть земной коры и резко обостряет экологическую ситуацию. Охрана окружающей среды тесно связана с изучением геологической среды. В состав геологической среды как многокомпонентной динамической системы входят рельеф, горные породы, подземные воды, газы, микроорганизмы. По В.И. Вернадскому, великому Российскому ученому о ноосфере, инженерно-хозяйственная деятельность человека сопоставима с природными геологическими процессами.

Инженерная геология изучает широкий круг научных геологических проблем. Она решает практические задачи при проектировании и строительстве всевозможных сооружений (плотины, туннели, мосты, дороги, промышленные и гражданские здания, портовые, аэродромные сооружения и др.), при проведении инженерных работ по улучшению территорий (осушение, орошение, борьба с оползнями и другими геологическими явлениями), а также при выполнении горных работ для разработки месторождений полезных ископаемых.

В своем развитии инженерная геология использует достижения других геологических наук: минералогии, петрографии, геоморфологии, гидрогеологии и др.

Нельзя изучать инженерно-геологические свойства горных пород и разрабатывать искусственные методы их улучшения, не познав их состав, структуру и текстуру. Нельзя изучать инженерно-геологические процессы, не зная, под влиянием каких факторов протекают природные экзогенные и эндогенные процессы.

Основной задачей инженерной геологии всегда был прогноз изменения природных условий в связи со строительством, т.е. по существу преобразования природы под влиянием сооружений.

Инженерная геология изучает природную геологическую обстановку территории строительства, а также изменения, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в горных породах (грунтах) в процессе строительства и при эксплуатации инженерного сооружения.

В развитии собственно инженерной геологии как науки выделяют три этапа.

Первый этап (1920-1941 гг.) связан с началом гидротехнического строительства и других крупнейших сооружений. Таких как гидроэлектростанции на р.р. Днепре, Волге, Амуре, промышленный комплекс Урало-Кузнецкий, Московский метрополитен и др. Это потребовало развитие высокого уровня инженерно-геологических исследований и изысканий.

Основоположником инженерной геологии в нашей стране является академик Ф.П. Саваренский (1881-1946), опубликовавший в 1937 г. Учебник «Инженерная геология». Он же является создателем (в 1932 г.) одной из первых в мире кафедр инженерной геологии в Московском геологоразведочном институте.

Второй этап (1946-1978 гг.) связан с развитием теоретических разработок от микромира грунтов до их массивов. В это время ведутся обширные инженерно-геологические работы на огромных площадях Западной и Восточной Сибири, в Средней Азии и в других районах. Все это способствовало формированию региональной инженерной геологии в качестве самостоятельного раздела науки.

Третий этап, современное развитие, начиная с 80-х годов пошлого столетия. Инженерная геология из прикладной становится наукой о ноосфере.

По высказыванию Е.М. Сергеева под инженерной геологией следует понимать науку, изучающую земную кору как среду жизни и деятельности человека. При этом объектом ее исследования являются современное состояние, и динамика изменения поверхностной части земной коры в связи с инженерной деятельностью человека.

Дальнейшее развитие инженерной геологии в теоретическом, экспериментальном и методическом отношении. Строительство и реконструкция зданий и сооружений в сложных природно-технических условиях, быстрый рост подземного строительства, возведение высотных зданий вызывают новые проблемы, которые можно решить с применением новых методов.

 

Контрольные вопросы:

1. С какой деятельностью связано становление инженерной геологии как самостоятельной науки?

2. Какова роль В.И. Вернадского в современном направлении исследования Земли?

3. Какова связь инженерной геологии с другими науками?

4. Какие основные задачи, которые решает инженерная геология?

5. Каковы этапы развития инженерной геологии как науки?

 

 

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОИСХОЖДЕНИИ И СТРОЕНИИ ЗЕМЛИ

 

Строение Земли

В связи с тем, что земная поверхность осложнена глубокими впадинами (дно морей и океанов) и высокими горами на материках, эту истинную, присущую только Земле форму называют геоидом.

Средний радиус Земли – 6371 км. Полярный и экваториальный радиусы неодинаковы (разница между ними составляет немногим более 21 км).

На основании сейсмических данных выделяют внутренние геосферы, отделенные друг от друга поверхностями раздела, где скорости сейсмических волн изменяются. К ним относятся ядро, мантия и литосфера (земная кора).

Внутренне ядро Земли имеет предположительный состав с большим содержанием железа. Плотность его колеблется от 9,9 до 11,0 г/см3. По современным представлениям температура составляет 68800 С.

Внешнее ядро (толщина 2000м). Плотность 5,3-6,5 г/см3. В ее составе имеется кремний, железо, магний, никель.

Нижняя мантия. Состоит из ультраосновных пород с плотностью 3,3-4,5 г/см3. Преобладает кремний и магний.

Верхняя часть мантии очень активна, содержит расплавленные массы. Здесь зарождаются сейсмические и вулканические явления, горообразовательные процессы (толщина 800м).

Земная кора (литосфера) — твердая верхняя оболочка Земли. Ее мощность изменяется от 5—10 (12) км под водами океанов до 30-40 км и равнинных областях, 50-75 км в горных районах (максимум под Андами и Гималаями).

Средняя плотность Земли по гравиметрическим данным составляет 5,52 г/см3. Плотность горных пород, слагающих земную кору, колеблется от 2,4-2,5 до 2,9-3,0 г/см3.

Земная кора состоит из материкового и океанического типов.

Материковый тип сложен тремя слоями. Верхний называется осадочным и представлен осадочными породами. Мощность их различна, изменяется от десятков метров до 10000м. Под толщей осадочного покрова находится гранитный слой. Он представлен кислыми магматическими породами (15-20 км). Под гранитным слоем располагается базальтовый слой, который достигает мощности 30 км. Состоит из пород основного состава (базальтов и габбро).

Океанический тип сложен только осадочным и базальтовым слоями.

Большую роль в геологических процессах на Земле играют внешние оболочки Земли гидросфера, атмосфера и биосфера.

Гидросфера это водная оболочка. Вода покрывает поверхность Земли на 70,8 %. Наибольшая глубина 11 км (Мариинская впадина в Тихом океане). Температура воды изменяется с глубиной. Самая высокая (+35,6 0 С) - в Персидском заливе, а наиболее низкая – в Северном ледовитом океане (-2,8 0 С). Содержание солей тоже различно. Соленость морской воды в среднем составляет 35 г/л. Гидросфера активно разрушает поверхностную часть литосферы, одновременно способствует накоплению мощной толщи осадков и создает запасы пресных вод.

Атмосфера – газовая оболочка Земли состоит из смеси различных газов, водяных поров и пыли. Она имеет сложное строение и тесно связана с процессами, происходящими в литосфере и гидросфере. Их взаимодействиями занимается наука метеорология.

Биосфера – сфера жизнедеятельности организмов, в которую входят атмосфера, гидросфера и верхняя часть литосферы. Их взаимодействие обуславливает образование почв и осадочных пород.

 

 

Методы изучения Земных недр

Средства и методы познания физической и химической природы Земли разнообразны, но их можно объединить в две группы: эмпирические и дедуктивные.

К эмпирическим методам относится непосредственное изучение свойств вещества Земли во время полевой геологической съемки и камеральных работ. Отобранные образцы изучаются в лабораториях, в которых точно устанавливается химический состав горных пород и их физические свойства. Эти исследования ограничены техническими возможностями взятием проб горных пород для лабораторного изучения с больших глубин.

О составе масс, лежащих на больших глубинах, позволяют судить наблюдения над продуктами извержения вулканов.

О некоторых физических свойствах недр Земли можно судить при помощи геофизических методов исследования. К ним относятся сейсмические, гравиметрические, магнитометрические, электрометрические способы изучения горных пород в недрах Земли.

К дедуктивным методам относятся заключения о физическом состоянии вещества в недрах Земли по аналогии с состоянием других небесных тел, о котором судят по астрофизическим наблюдениям, а также на основании вещественного состава падающих на Землю метеоритов.

 

Контрольные вопросы:

1. Какова форма Земли и ее размеры?

2. Сколько внутренних геосфер Земли и в чем их отличия?

3. Какие методы изучения недр Земли относятся к эмпирическим?

4. Что относится к дедуктивным методам при изучении недр Земли?

 

 

СВЕДЕНИЯ О МИНЕРАЛАХ

Минералы — это природные химические соединения или самородные химические элементы, возникшие в результате определенных физико-химических процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности.

Изучением состава, свойств, строения и применения минералов в народном хозяйстве занимается наука минералогия.

Распространение минералов в природе чрезвычайно широко. Известно более 4,5 тыс. минералов входящих в состав земной коры и еще больше разновидностей.

Практическое значение минералов велико. Они находят применение во всех отраслях народного хозяйства.

Большинство минералов состоят из кристаллов элементарных частиц. Такие минералы называются кристаллическими. Атомы и молекулы в них расположены в определенном порядке в виде стройной пространственной решетки. Благодаря этому многие минералы имеют вид правильных многогранников.

Со строением и характером пространственной решетки связаны свойства минералов. По расположению частиц в кристаллах в виде решетки выделяются 3 основных свойства:

- изотропность,

- анизотропность,

- способность принимать форму многогранника.

Изотропность - это неизменяемость физических и оптических свойств по всем направлениям.

Анизотропность – это различность всех свойств в различных направлениях.

В условиях свободного роста в соответствующей среде (магматический расплав, морская вода) кристаллы обладают способностью самоограняться, т.е. принимать форму правильного многогранника.

В природных условиях нередко наблюдается неравномерный приток вещества к растущему кристаллу, поэтому они часто принимают искаженную форму или занимают свободное пространство, находящееся между растущими кристаллами. При этом направление граней кристалла остается неизменным.

Кроме кристаллического строения минералы могут быть аморфными.

 

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

 

Земная кора слагается различными группами горных пород, отличающихся друг от друга условиями образования и составом.

Горные породы представляют собой минеральные агрегаты, т.е. состоят из определенного сочетания минералов, которые в свою очередь состоят из атомов химических элементов.

Породы, состоящие из многих минералов, называются полиминеральными (греч. «поли» — много), из одного минерала — мономинеральными (греч. «моно» — один).

Минеральный состав, строение и формы залегания горной породы зависят от условий ее образования.

Горные породы обладают определенным строением, которое выражается понятиями: структура, текстура, отдельность.

Структура - особенности строения горной породы, обусловленые размером, формой и характером срастания минералов, слагающих ее.

Текстура (сложение) - относительное расположение минеральных агрегатов в горной породе.

Отдельность - характерная форма блоков возникающая при естественном или даже искусственном раскалывании горных пород по определенным плоскостям под влиянием как внешних, так и внутренних напряжений.

По происхождению горные породы подразделяются на три группы:

1) магматические, образующиеся в результате внедрения (интрузии) в земную кору или извержения на поверхность магмы —

флюидально-силикатного расплава; излившаяся на поверхность магма называется лавой;

2) осадочные горные породы, образующиеся путем механического или химического осаждения продуктов разрушения (экзогенными процессами) ранее существовавших горных пород, а также благодаря жизнедеятельности и вымирания организмов;

3) метаморфические породы, образующиеся из любых горных пород при воздействии на них высоких температур и давления, а также различных газообразных и жидких растворов, проникающих с глубины.

В разрезе земной коры до глубины 16 км магматические породы составляют 60%, метаморфические 32% и осадочные 8% от ее объема.

 

Магматические горные породы

Расплавленная магма, прорываясь по трещинам Земной коры, в одних случаях застывает в недрах, образуя интрузивные горные породы, в других -достигает поверхности излившиеся (эффузивные).

Условия остывания магмы в глубинах и на поверхности Земли резко различны и горные породы, образовавшиеся в толщах земной коры, сильно отличаются по своей структуре от горных пород, сформировавшихся на поверхности.

Интрузивные магматические горные породы образуются в среде более древних по возрасту пород в условиях высоких температур и давлений, медленного и равномерного остывания, нередко при деятельном участии газов и паров. Происходит спокойная кристаллизация магматического расплава и образуются полнокристаллические породы.

Излившиеся породы формируются в условиях поверхности Земли при низких температурах и давлениях, а так же в условиях быстрой отдачи тепла и газовых компонентов в атмосферу. В такой среде образуются эффузивные породы, обладающие большой пористостью и обилием аморфного стекла, с примесью кристаллов- зародышей.

Магма, затвердевая, образует различные по форме магматические тела:

Батолиты, лакколиты, лополиты и жильные образования.

 
 

Рис. 1 Первичные формы залегания магматических пород:

1 — батолиты, 2 — лакколиты, 3 — дайки, 4 — штоки, 5 — жилы, 6 — купола,

7 — потоки, 8 — покровы.

Литология: 9 — песок, 10 — глина, 11 — известняк,

12 — мергель, 13 — гранит

 

 

Батолиты — самые крупные интрузивные тела, сложенные гранитами и гранодиоритами. Куполовидная кровля батолита имеет неровный рельеф, в плане имеют удлиненно-овальную форму, протягивается на тысячикилометров при ширине в несколько сот километров. Формирование их определяется путем внедрения (инъекции) магмы.

Штоки — интрузивные тела, близкие к цилиндрической форме, площадью не более 100 км2. В плане имеют изометричные округлые или овальные очертания. Штоки сложены различными по составу породами — от гранитов до ультраосновных.

Дайки — трещинные интрузивы, небольшой толщины, имеющие большую протяженность, залегающие преимущественно вертикально. Мощность от нескольких сантиметров до километров, длина — от метров до сотен километров. Сложены дайки обычно гранитоидами, реже габброидами.

Лакколиты — куполообразные (грибообразные) интрузивные тела с плоской подошвой и выпуклой кровлей и подводящим каналом. Слои вмещающих пород изогнуты под давлением внедрявшейся магмы. Диаметр лакколита до десятков километров сложен породами кислого состава.

Лополиты — чашеобразные пластовые интрузивные тела, имеющие площадь тысячи километров и залегающие среди осадочных пород. Сложены породами ультраосновного — основного состава. Формирование лополитов объясняется внедрением магмы в межпластовые полости осадочных пород, слои которых полого вогнуты.

Жильные образования связаны с заполнением магмой трещин, отходящих от крупных магматических тел. По отношению к вмещающим породам жилы делятся на пластовые и секущие.

Вертикальные жилы, ограниченные сравнительно параллельными стенками, называются дайками.

Силлы — пластообразные или плосколинзовидные интрузивные тела, залегающие параллельно слоистости вмещающих пород. Мощность их от сантиметров до сотен метров и растекаются на сотни и тысячи квадратных километров. Широкое растекание магмы под поверхностью земли происходит благодаря расклинивающему действию магмы и сопровождающих ее паров и газов, проникающих под высоким давлением вдоль поверхности раздела между слоями и приподнимают верхние слои. Они сложены породами основного и кислого состава.

Формы вулканических пород, застывшие на поверхности земли, представлены покровами, потоками и экструзиями.

Покровы лав связывают с трещинными извержениями. Образуют громадные площади при относительно малых мощностях. Они слагаются обычно базальтами.

Потоки — тела, имеющие в плане резко удлиненную форму с основными следами течения. Поверхность потока застывает быстрее, а внутренние его части могут оставаться горячими еще долгое время и покрывают площади в тысячи километров.

Экструзии обладают формой куполов с различной крутизной склонов. Обычно размеры куполов невелики, они возвышаются над землей на высоту порядка 100 м. По составу отвечают липаритам, трахитам, андезитам (экструзии базальтов не встречаются).

 

Осадочные горные породы

Осадочные горные породы составляют всего 8% земной коры, однако земная поверхность на 75% своей площади покрыта только этими породами.

В связи с тем, что строительство производится в основном на осадочных породах, они служат основанием зданий, сооружений и широко используются как строительный материал.

Мощность осадочных пород различна, начиная от нескольких метров и заканчивая десятками километров.

Образуются осадочные горные породы в результате разрушения и последующего отложения разнообразных продуктов выветривания магматических, метаморфических и осадочных пород.

Образование их связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности земли и в гидросфере. Эти процессы представляют собой совокупность действия колебаний температуры, воздействий воды, ветра, газов, деятельности организмов и др. факторов, т.е. выветривание.

Продукты выветривания могут оставаться на месте разрушения. Так в результате физического выветривания образуются элювиальные отложения. Но обычно остается лишь небольшая их часть. Основная же масса переносится текучими водами, ветром, льдом, организмами (пролювий).

В процессе переноса и отложений происходит их дифференциация. Различают следующие виды дифференциации:

1 . Механическая дифференциация - разделение и последовательное выделение частиц разрушенных пород в процессе осадкообразования по величине частиц, форме и плотности, (сортировка обломочного материала)

2. Химическая дифференциация - последовательное выпадение веществ, находящихся в растворенном состоянии. Зависит она от степени растворимости вещества.

Механическая и химическая дифференциации тесно связаны друг с другом. Обычно начинается механическая дифференциация, а затем они идут одновременно.

В океанах и морях происходит непрерывный созидательный процесс. Ежегодно в них сносится реками более 13 млн. т. (6 мрд. мЗ) разрушенных горных пород в виде взвешенных механических частиц и приблизительно 5 млн. т растворенных веществ. На дне эти осадки накапливаются, постепенно уплотняются (диагенез) и обезвоживаются, а затем жидкие, перекрытые сверху осадки преобразуются в горную породу.

В результате растворения и удаления неустойчивых соединений в новой среде формируются новые более устойчивые группировки, происходит частичная перекристаллизация веществ и их цементация с новообразованием различных конкреций. Формируются толщи осадочных пород, (доломиты, известняки, мергели, глины) часто огромной мощности.

Итак, осадочные породы формируются на поверхности земли и являются результатом:

а) разрушения других, ранее образовавшихся пород (обломочные),

б) выпадением различных, главным образом химических образований из

водной среды (химические);

в) накоплением продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов на суше и в водных бассейнах (органогенные)

Классифицировать осадочные породы можно по минералогическому составу и генетическим признакам:

По генетическим признакам, т.е. условия образования, все осадочные породы можно разделить на 3 группы:

1.Обломочные - образовавшиеся из механических осадков - гравий, песок, глины...

2. Хемогенные - из химических осадков истинных или коллоидных растворов. Выделение их зависит от концентрации солей и температуры раствора.

- галит, калийные соли, некоторые известняки, доломит, боксит, кремнистые породы, гипс.

3. Органогенные - скопление твердых скелетных остатков различных организмов.

Образование этих горных пород включает биогенные процессы и химические действия воды, кислорода, кислот и различных газов. Оба эти процесса обычно протекают совместно, часто бывает трудно определить, какие процессы превалировали в образовании некоторых фосфоритов известняков.

Большая группа осадочных пород (железистые, алюминиевые и марганцевые руды) возникают хемобиогенным путем. По химическому составу это могут быть породы – карбонатные, состоящие из минеральных остатков различных кораллов, плеченогих, иглокожих, моллюсков, водорослей (известняк, мел, доломитизированный известняк);

кремнистые - представленные скоплениями радиолярий, скорлупками диатомовых водорослей, кремнистыми губками - диатомит, трепел, опока, яшма;

фосфатные -остатками позвоночных животных, некоторыми раковинами плеченогих.

В особую группу выделены горючие породы - образованные в основном углеродом в свободном состоянии и в форме соединений с примесью азота, водорода, кислорода и всевозможных минеральных веществ. Это породы угольного ряда - торф, бурый уголь, каменный уголь горючие сланцы; битумного ряда - нефть, озокерит, асфальт, природные горючие газы, горючие сланцы.

Осадочные породы имеют ряд важных особенностей:

1) Минеральный и химический состав.

2) Структура.

3) Слоистость. Текстура.

4) Пористость.

5) Зависимость от климатических условий состава и свойств пород.

6) Наличие остатков флоры и фауны.

1.Минеральный и химический состав осадочных пород.

В образовании осадочных пород кроме минералов, из которых формировался рыхлый осадок (кварцу, полевые шпаты), принимают участие минералы, возникающие в данной породе в процессе ее существования (кальцит, каолинит...). Осадочные породы разнообразны по химическому составу. Это могут быть карбонаты, сульфаты, алюмосиликаты и т.д.

2.Структуры осадочных пород весьма разнообразны. Для рыхлых и сцементированных обломочных пород - определяется размером зерна, его формой, степенью окатанности.

Для сцементированных пород - органогенного происхождения - наличием остатков растений и организмов, слагающих данную породу (известняк, ракушечник).

3.Слоистость, текстура - это определенная форма залегания осадочных пород. Осадочные породы, как правило, залегают в виде слоев или пластов, строго чередуясь, даже на больших расстояниях. Слоистость возникает в результате различных условий образования осадков. Отсюда для каждого вида осадков характерна определенная слоистость. Она может быть простой и сложной.

Важное практическое значение для инженерной геологии представляет сочетание слоев.

При согласном залегании слои лежат параллельно друг другу, чаще всего горизонтально. Такое залегание слоев характерно равнинам.

В других случаях за счет тектонических движений земной коры возникает несогласное залегание слоев. Одна группа слоев при этом залегает не параллельно другой.

Текстура для сцементированных пород определяется по взаимоотношению зерен и цемента.

Различают в основном 4 типа цементации рис.2.

 

Рис.2. Типы цементации: а- базальный цемент; б- контактовыйцемент;

в- пленочный цемент; г- цемент выполнения пор

Базальный (основной) - в котором составные части как бы «рассеяны» в растворе. Цементация механически прочная.

Контактовый - развит только в местах соприкосновения зерен. Цементация непрочная.

Пленочный – цемент обволакивает зерна цементирующим веществом. Цементация обеспечивается взаимодействием между пленками.

Цемент пор - выполнение цементом в большей или меньшей степени пространства между соприкасающимися зернами. Прочность цементации различна.

4.Пористость - суммарный объем всех пустот, пор и трещин в породе.

О количественной оценке объема пор судят по коэффициенту пористости. Это отношение объема пор к объему породы, выраженное в процентах.

Пористость - характерный признак большинства осадочных пород, исключением являются лишь химические осадки, которые нередко имеют довольно высокую плотность (плотные известняки, гипсы, галит).

5.Климатические условия влияют на состав и свойства породы и откладывают определенный отпечаток. Например, наличие жаркого, сухого климата и замкнутого бассейна создает предпосылки для образования осадков химического происхождения (соль, гипс, известняки и др.). Наличие морского бассейна способствует образованию осадков как химического, так и органогенного происхождения. В прибрежных морских условиях очень много растений и животных, которые, отмирая, образуют колонии рифов, известняков, ракушечник и т.д. В пустынях - породы обломочного характера (песок, песчаник).

Окраска осадочных пород разнообразна и в известной мере зависит от климата. Например, если накопление осадков идет в условиях теплого, но влажного климата, то им свойственна красноватая окраска, для северных районов (холодный, влажный климат) образуются породы с характерными светло-серыми тонами.

6.Наличие остатков фауны и флоры.

У большинства горных пород осадочного происхождения имеются в своем составе остатки растительного и животного происхождения. Например, известняки - ракушечники, торф, каменный уголь. По наличию растительных и животных остатков судят о возрасте горной породы и палеогеографическим условиям, которые способствовали образованию осадков того или иного характера.

Обломочные породы

Образуются в результате механического разрушения различных горных пород (магматических, метаморфических) под внешними геологическими агентами (изменение температуры, действие воды, силы ветра и т.д.). По состоянию породы различают: рыхлые (глыбы, валуны, щебень, галька, дресва, пески и др.) и сцементированные (брекчии, песчаники, алевролиты и др.).

По видам и размерам обломков различают:

1) грубообломочные- обломки в диаметре более 100 мм.

В их состав входят угловатые (глыбы) и окатанные обломки (валуны). Эти породы имеют слоистую форму залегания, наибольшее количество их приходится на горные районы, морские побережья, речные долины, районы ледниковых отложений.

2) крупнообломочные - размер 2-100 мм. Входят сюда щебень, галька, дресва, гравий.

Сцементированные галька и гравий носят название конгломерат; сцементированные щебень, дресва - брекчия.

Некоторые конгломераты внешне очень декоративны. Они похожи на полированный, зеркально-блестящий камень с мозаичным рисунком. Словно крупные разноцветные пятна выделяются в нем обломки серого известняка, красного гранита, фиолетового порфирита и других ярко окрашенных пород. Таким конгломератом облицованы полы в ряде зданий Еревана.

Грубо - и крупнообломочные породы применяют в строительстве как заполнитель при изготовлении бетона, в дорожном деле, при устройстве фильтров. Сцементированные разновидности пород используются как красивый облицовочный материал, поделочный камень, с кремнистым и карбонатным цементами как строительный материал.

3) среднеобломочные - размер частиц 2-0,05 мм. Они в свою очередь подразделяются на рыхлые породы - пески и сцементированные - песчаники,

По минералогическому составу пески могут быть мономинеральными (кварцевыми) или полиминеральными (кварцево-полевошпатовыми). Окраска песков различна, наиболее характерна белая, серая, бурая.

По происхождению выделяются пески речные, озерные, морские, ледниковых отложений и пески пустынь.

По размеру частиц пески могут быть равномерно - и разнозернистыми. Кроме того, их подразделяют на:

гравелистые (содержание частиц > 2 мм более 25%);

крупные (содержание частиц > 0,5 мм более 50 %);

средней крупности (частицы > 0,25 мм в количестве, превышающем 50 %);

мелкие (частицы > 0,1 мм в количестве, превышающем 75 %);

пылеватые (содержание частиц > 0,1 мм меньше 75 %).

Пески широко используются в стекольной, фарфорово-фаянсовой и металлургической промышленностях, в дорожном деле. Они являются мелким заполнителем бетонов, цементных растворов. Песок - главная составляющая часть силикатного кирпича.

Песчаники - сцементированные пески. Они широко применяются как строительный материал (бут, плиты, щебень и т.д.), для облицовки наружных частей зданий, интерьеров;

Богатые кремнеземом (не менее 97%) разновидности используются в качестве кислотоупорного материала и ценного сырья для производства огнеупоров, а также для изготовления точильных кругов, жерновов, брусков и т.д.

4) мелкообломочные породы (пылеватые породы, алевриты (0,05-0,005 мм) - суглинки

К суглинкам относятся тонкозернистые пылеватой структуры породы, среди которых заметную роль играют лессы.

Лессы обладают высокой пористостью (до 55 %). Выделяют макро пористость при наличии крупных пор, различаемых невооруженным глазом.

По внешнему виду они представляют собой однородную палевую, серовато-желтую или светло-желтую породу. Применяются лессы при изготовлении кирпича, строительных растворов, для получения низкотемпературного цемента.

Сцементированные алевриты - называют алевролитами. Отличаются от лёссов тем, что не размокают в воде. В строительной практике относятся к полускальным или слабым скальным грунтам. Применяют как строительный камень.

5) тонкообломочные – размер частиц <0,005 мм. Рыхлые породы – глины. Они составляют около 50% общего объема осадочных пород. По минералогическому составу могут быть мономинеральными (каолиновые, монтмориллонитовые) и полиминеральные.

Окраска глин может быть разнообразная: бурая (гидрослюдистая), белая (каолиновая, монтмориллонитовая), зеленая и т.д. Она зависит от состава минералов и красящих примесей (окислов железа, органических веществ).

В большинстве случаев глины гидрофильные. В сухом состоянии они твердые и плотные, в соединении с водой дают пластичную, жирную на ощупь массу и увеличиваются в объеме (набухают).

Наибольшее набухание дают монтмориллонитовые (“шоколадные”) глины. При высыхании глины изменяют свой объем (усадка) и нередко разбиваются системой трещин.

Применение глин различно. Глины широко применяют для красок, сырья для кирпичей, черепиц, для производства фаянса, фарфора, а также в стекольной, бумажной и резиновой промышленности.

Гидрослюдистые глины применяются для изготовления кирпича, грубой керамики, черепицы. Гидрослюдистые карбонатные глины - в цементной промышленности. Каолиновые глины - это наполнитель бумаги, огнеупорный материал, сырье фарфорово-фаянсовых изделий. Глины монтмориллонитовые используются, прежде всего, в нефтяной, текстильной, мыловаренной, резиновой, керамической, пищевой и других промышленностях. Они широко применяются при технической мелиорации грунтов для тампонажа трещиноватых или сильно кавернозных известняков, гипсов и иных карстующихся пород.

Аргиллиты - плотные сцементированные глинистые породы, не размокающие в воде. Они могут рассматриваться как непрочные полускальные грунты в строительстве, так как аргиллиты весьма трещиноваты и легко выветриваются.









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 505;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная