лабораторная работа инженерные изыскания. ИИ РГР для заочников. Методические указания для проведения лабораторных работ и организации самостоятельной работы по дисциплине инженерные изыскания
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
Сульфиды. Имеется около двадцати минералов. Распространены пирит и марказит. Редко встречаются халькопирит, арсенопирит (мышьяковый колчедан), галенит (свинцовый блеск), сфалерит (цинковая обманка), гринокит (кадмиевая обманка), киноварь (ртутная обманка) и некоторые другие сульфиды. Самый распространённый сульфид – пирит, встречается в виде вкраплений в мергелисто-известняковых и глинистых породах Внутренней горной гряды, в магматических горных породах ЮБК. Оксиды и гидроксиды. Широко распространены. Особенно часто встречается кварц (после кальцита), его много в отложениях рек, на морских пляжах. Является породообразующим минералом для песков и песчаников, входит в состав плагиогранитов, конгломератов, галечников и др. Кварц имеет твёрдость 7 по шкале Мооса. Служит эталоном стеклянного блеска. Спайности нет. Излом раковистый. Плотность 2,67 г/см 3 . Химически устойчив. Имеются различные кристаллические разновидности кварца - горный хрусталь, раухтопаз, аметист, цитрин и др. Широко распространена скрытоволокнистая кристаллическая разновидность – халцедон, который в свою очередь в зависимости от окраски называется сердолик (розово-красного цвета), сапфирин (голубого цвета), хризопраз (яблочно-зелёного), оникс и агат (полосчатые). Халцедону сопутствует опал (с переменным количеством воды – до 25%). Приурочены к выходам магматических горных пород (Кара-Даг, Кастель, Аю-Даг, окрестности Симферополя и др.). В виде стяжений во Внутренней горной гряде присутствует кремень, состоящий их халцедона, кварца, опала. Опал образует осадочную горную породу - трепел. Кремнёвые конкреции типичны для известняков и мергелей Внутренней горной гряды. На Кара-Даге встречается яшма – горная порода, сложенная кварцем, халцедоном и различными примесями других минералов. Карбонатыраспространены повсеместно. Представлены, в основном, кальцитом (известковый шпат), сидеритом (железный шпат); доломитом. Кальцит является самым распространённым в Крыму минералом, породообразующий минерал известняков и мергелей. В окрестностях Судака и у Байдарских ворот известны месторождения прозрачного кальцита - исландского шпата. В мраморовидных известняках Главной горной гряды встречается мраморный оникс (разновидность кальцита). По физическим свойствам отличается от халцедонового оникса. Сидерит входит в состав керченских железных руд, при окислении переходит в бурый железняк. Использовали для получения краски (феодосийская коричневая). Малахит и лазурит (водные карбонаты меди), встречаются редко, образуют примазки и налёты в известняках. Сульфаты широко распространены. Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение - это химические морские и озёрные осадки. Среди них барит (тяжёлый шпат), гипс (лёгкий шпат). На Сакском озере велась добыча мирабилита (глауберовой соли). 27 Фосфаты распространены в Керченском железорудном бассейне. Это минералы - митридатит, камышбурунит и новоселковит; редко встречающийся водный фосфат железа и кальция - анапаит или таманит (устар.), а также - сантабарбараит (оксикерченит, азовскит, босфорит) – водный фосфат трёхвалентного железа с гидроокислом (продукт окисления вивианита). Митридатит является минералом, открытым в Крыму. Слоистые силикаты представлены глинистым минералом монтмориллонитом, из которого, в основном, состоит кил (кеффекелит, кеффекилит, кеффекил, кеффекиль, горное и земляное мыло, мыльный камень, мыльная земля, мыловка, голубая глина) — своеобразная крымская бентонитовая глина. Обладает способностью к сильному набуханию. Встречается повсеместно. – Сапун-гора, г. Мыльная и др. Глинистые минералы в Крыму – диккит (группа каолинита), алуштит. Галоиды. Из галоидов очень распространённый минерал – галит, в значительных количествах встречается в Западном Крыму, Присивашье, на Керченском полуострове и др. Крымские самоцветы генетически связаны с эффузивными породами среднеюрского возраста, являются продуктами гидротермальных и пневматолито-гидротермальных процессов. Наибольший практический интерес по ювелирным и декоративным качествам, а также по запасам сырья представляют самоцветы вулканической группы Кара-Дага (Карадага). Среди них сердолик (карнеол) – самый известный ювелирный камень Крыма, рыжий, красновато-бурый. Из прозрачных самоцветов найдены единичные экземпляры аметиста - бледно-фиолетового, иногда белёсого камня. Редко встречается горный хрусталь. 5. Выполнение работы Для определения минералов используют методы: кристаллографический – установление симметрии (измерение углов между гранями); рентгенометрический - установление внутренней кристаллической структуры; кристаллооптический – определение ряда оптических показателей; химический – проведение полного химического анализа; физические – спектроскопия, колориметрия и др.; радиоактивационный (ядерный) химический анализ. Все вышеперечисленные методы определения минералов дорогостоящие, требуют сложного лабораторного изучения. В полевых условиях применяют макроскопический (полевой) метод, который опирается на изучение внешних особенностей минералов (морфология кристаллов и физические свойства). При определении минералов необходимо: любую характеристику определять на свежей поверхности раскола; поворачивать образец, добиваясь его освещения под разными углами; 28 соблюдать последовательность: твердость → блеск → спайность → излом → цвет в куске → черта → прочие свойства; сравнивать характеристики исследуемого образца с соответствующими характеристиками уже известных образцов. Твёрдость определяется с использованием подручных средств. Блеск лучше определять на свежем сколе. Спайность. Для определения спайности необязательно раскалывать образец. Надо внимательно рассмотреть его и определить наличие гладких поверхностей. Образец поворачивают так, чтобы поверхность скола отразила свет в глаза. При наличии спайности видны блестящие пластины (плоскости спайности), наслаивающиеся друг на друга, и образующие своеобразную лестницу. Они разделяются тончайшими темными линиями. Спайность минералов оценивается по двум шкалам: по количеству направлений спайки и по степени совершенства поверхности раскола. Нельзя путать плоскости спайности с гранями кристалла. Следует иметь в виду, что на плоскостях спайности блеск сильнее, чем на гранях кристаллов и других поверхностях излома. Плоскость спайности отличается от естественной грани кристалла тем, что естественную грань можно отбить, и она больше не повторится, а плоскости спайности можно получить многократно. На естественных гранях кристаллов может наблюдаться штриховка или следы растворения. Плоскости спайности гладкие и совершенные. Излом. При раскалывании минералов с плохой спайностью или лишенных спайности, возникают случайные (бессистемные) поверхности излома. Цвет. Определяется визуально, сравнивая с общеизвестными понятиями. Черта. Определяется для мягких или средне-твёрдых минералов. Черту, в отличие от царапины, можно стереть с поверхности пальцем. Прочие свойства: удельный вес - определяется приблизительно взвешиванием на руке; хрупкость и ковкость – ударом молотком по образцу (у хрупких минералов крошки и осколки разлетаются в разные стороны); упругость и - после снятия нагрузки образец обретает первоначальную форму (мусковит, биотит) и др. см. разд. 2. Для выполнения работы выдаётся три минеральных образца, для которых необходимо рассмотреть все физические свойства и определить минералы. При выполнении работы необходимо иметь: эталонную шкалу твёрдости или подручные средства для определения твёрдости (осколок стекла, напильник, перочинный нож), фарфоровую пластинку (бисквит) для определения цвета черты или цвета минерала в порошке (можно лист белой бумаги), пинцет, разбавленную соляную кислоту, компас для диагностики магнитных свойств. Примеры твёрдости разных минералов: мягкие (твёрдость 1 -2): тальк (1); графит (1); каолинит (1,5 – 2); сера (1,2 – 2); гипс-селенит (2); мусковит (2 – 2,5); палыгорскит (2 – 2,5); галит (2,5); галенит (2 – 3). со средней твёрдостью (твёрдость 3 - 5): кальцит (3); барит (3 – 3,5); доломит (3,5); малахит (3,5); родонит или рубиновый шпат (5 – 5,5). 29 твёрдые (твёрдость 8 – 10): полевой шпат (6); пренит (6 – 6,5); марказит (6,5); пирит (6 – 6,5); эпидот (6 – 7); кварц (7); аметист (7); кремень (7); турмалин (7). Таблица 4. Физические свойства определяемых минералов № образца Твёрдость Блеск Спайность Излом Цвет Черта Прочие свойства 1 2 3 Пользуясь ключом в определителе минералов пособие [9], выяснить его название. При описании минерала указать – его название, химическую формулу, принадлежность к классу, генезис, форму нахождения в природе. разновидности, распространение, в т.ч. в Крыму, практическое значение. Контрольные вопросы: 1. Дать определение понятию «минерал». 2. Какие минералы называются породообразующими? 3. Что значит изоморфизм и полиморфизм минералов? 4. Назовите формы нахождения минералов в природе 5. Назовите оптические свойства минералов 6. Назовите механические свойства минералов 7. Назовите особые свойства минералов 8. Принцип кристаллохимической классификации минералов 9. Общая характеристика самородных минералов 10. Общая характеристика сульфидов 11. Общая характеристика оксидов и гидроксидов 12. Общая характеристика галогенидов 13. Общая характеристика карбонатов, сульфатов, силикатов 14. Какие минералы распространены в Крыму 30 Лабораторная работа №2 МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Цель работы – изучение магматических горных пород Задачи: получить общее представление; изучить морфологические признаки, отдельность, формы залегания; освоить методику макроскопического определения; научиться различать некоторые магматические горные породы; ознакомиться с магматическими горными породами Крыма; выполнить описание трёх образцов магматических горных пород. Оборудование: Учебная коллекция образцов магматических горных пород; подручные средства для определения твёрдости. Методика проведения дать определение магматических горных пород; изучить морфологические и другие признаки; описать три образца из учебной коллекции; рассмотреть распространение магматических горных пород в Крыму и их использование. 2.1. Общая характеристика Магматические горные породы (магматиты) — конечные продукты магматической деятельности, возникшие при застывании природного расплава (магмы или лавы). Слагают основную массу земной коры, образуют тела разнообразной формы и размеров. По происхождению: интрузивные (внедрившиеся, плутонические); эффузивные (излившиеся, вулканические). Интрузивные магматические горные породы образуются в глубине земной коры за счёт полной раскристаллизации магматического расплава в течение длительного времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Главные представители интрузивных горных пород – граниты, диориты, сиениты, габбро, перидотиты. По глубине залегания они подразделяются на: - абиссальные или глубинные (на глубинах более 3 – 4 км); - гипабиссальные или полуглубинные (малоглубинные); - жильные (при проникновении расплавленной магматической массы, пара, газа и горячих водных растворов в трещины или полости). Название полуглубинных пород образуется с добавлением к названию глубинных пород слов: порфир, если калиевые полевые шпаты преобладают над плагиоклазами (например, порфир-гранит); 31 порфирит, если преобладают плагиоклазы (диоритовый порфирит). Эффузивные магматическиегорные породы представляют собой нераскристаллизовавшийся продукт быстро остывшей лавы (от итал., затопляю). Их физическое состояние, главным образом, аморфное. Главные представители эффузивных горных пород – обсидианы, туфы, пемзы, андезиты, трахиты, базальты. По степени сохранности они подразделяются на: - кайнотипные (неразрушенные, неизменённые или незначительно- изменённые); - палеотипные (разрушенные, изменённые). Каждой интрузивной магматической горной породе соответствует эффузивный аналог с одинаковым химическим и минеральным составом, но отличный по структуре и текстуре. Например из магмы кислого состава в абиссальной зоне образуются полно- и равномерно-кристаллические граниты; в гипабиссальной зоне – полнокристаллические, порфировидные, пятнистые граниты-рапакиви; в узких трещинах – полно- и гиганто-кристаллические гранитные пегматиты; на поверхности – неполнокристаллические порфировые или стекловатые кварцевые порфиры и липариты. Пирокластические (эксплозивные, вулканогенные) горные породы. В случае извержений взрывного типа в атмосферу выбрасываются разные по размеру обломки: размером менее 1 мм называют вулканическим пеплом, 1 – 2 мм – вулканическим песком; 2 – 30 мм – лаппили (от лат. камешки); более 30 мм – вулканическими бомбами. Обломочный материал и вулканическая пыль оседают, со временем уплотняются и образуют сцементированные вулканогенные обломочные (пирокластические) породы - вулканические брекчии или пористый вулканический туф. По происхождению они являются вулканическими, а по структуре и текстуре – осадочными обломочными горными породами. 2.2. Диагностические признаки Минеральный и химический состав Минеральный состав магматических горных пород определяется породообразующими минералами. При кристаллизации магмы выделение минералов происходит в строгой последовательности, т.к. каждый минерал имеет свою температуру образования. Первыми кристаллизуются тугоплавкие, тяжёлые минералы (оливин, пироксены, плагиоклазы, амфиболы, биотит), далее рудные минералы, а затем легкоплавкие, светлые (ортоклаз, мусковит) и последний – кварц. Тугоплавкие минералы обладают цветом от зелёного до зелёно-серого и чёрного, а легкоплавкие – светлыми тонами белый, жёлто- серый, красно-бурый и т.п.). Если магматические горные породы образуются из кислой магмы, то в них обязательно присутствует кварц; если из основной магмы, то преобладают темно-окрашенные железистомагнезиальные минералы (алюмосиликаты). 32 В зависимости от содержания кремнезёма (SiO 2 ) выделяют: ультракислые (более 78%) – пегматиты; более 65% - кислые; 65 – 52% - средние, кварца практически нет, количество кремнезёма уравновешивается оксидами металлов; из светлых минералов главную роль играют полевые шпаты; из цветных – роговая обманка, реже – биотит, пироксены; 52 – 45% - основные (от основание), преобладают цветные и тёмноцветные, менее богатые кремнезёмом железисто-магнезиальные минералы - пироксены; встречается роговая обманка и оливин (в сумме 45 – 50%), из светлых – плагиоклазы в небольших количествах; менее 45% - ультраосновные, светлые минералы отсутствуют; характерны оливин, пироксены, рудные минералы. Минеральный состав главных представителей магматических горных пород представлен табл. 2.1. Таблица 2.1. Главные представители магматических горных пород и породообразующие минералы Условия образования Кислые Средние Основные Ультра- основные Интрузивные породы глубинные гранит сиенит диорит габбро, лабра- дорит, анортозит дунит, перидотит, пироксенит, горн- блендит (роговая обманка), оливинит полу- глубинные гранит- порфир, аплит, пегматит сиенит- порфир диорит- порфирит габбро- порфирит, диабаз - Эффузивные породы кайнотипные липарит (риолит), пемза, обсидиан трахит андезит базальт, долерит (диабаз) кимберлиты палеотипные кварцевый порфир, липари- товый порфир трахитовый порфир, полево- шпатовый порфир андези- товый порфирит базаль- товый порфирит - 33 Минералы светлые кварц, КПШ * , кислые пла- гиоклазы** КПШ * , кислые пла- гиоклазы ** средние плагио- клазы** основные плагио- клазы** отсутст- вуют цветные биотит, роговая обманка, пироксены роговая обманка, биотит, пироксены (авгит) пироксены , роговая обманка, оливин оливин, роговая обманка, пироксены Пирокластические горные породы (вулканические бомбы и глыбы, лапилли, вулканический песок, пепел и пыль), а также вулканические горные породы (пемза, туфы, вулканическое стекло) имеют переменный минеральный состав КПШ * - калиевые полевые шпаты (ортоклаз и микроклин) Плагиоклазы ** – натрий-кальциевые полевые шпаты (альбит, олигоклаз, андезин, анортит, лабрадор). Среди магматических горных пород более всего (85%) составляют гранитоиды (общее название магматических горных пород с высоким содержанием кварца); 10% - породы среднего состава; около 5% - основные и ультраосновные магматические горные породы. Обсидианы, вулканические туфы, пемзы отличаются непостоянством химического и минерального состава. Они могут быть эффузивными аналогами разных интрузивных пород (кислых, средних и основных). Химический состав магматических горных пород определяется совокупностью химических элементов породообразующих минералов. Строение (структура и текстура) Структура (характеризует внутреннее состояние горной породы), для магматических горных пород определяется степенью кристалличности: полнокристаллическая (минералы наблюдаются невооружённым глазом) образуется при медленном остывании магмы; неполнокристаллическая – кристаллизация в гипабиссальных условиях; стекловатая или афировая - при быстром охлаждении магмы. Полнокристаллическая, в свою очередь, может быть явнокристаллической (фанеритовая) и скрытокристаллической (афанитовая). По относительным размерам минеральных зёрен выделяют: равномерно-зернистую – близки по величине; неравномерно-зернистую – различны по величине. Неравномерно-зернистые структуры, в свою очередь, бывают: - порфировидная - крупные кристаллы погружены на фоне кристаллов явно меньшего размера (гранит-порфир, диорит-порфир, сиенит-порфир, габбро- порфир;); - порфировая (неполнокристаллическая) - кристаллы отдельных минералов (порфировые вкрапленники) резко выделяются крупными размерами на фоне 34 стекловатой или скрытокристаллической основной массы (кварцевые порфиры или кварцевые порфириты). Структуры магматических горных пород приведены в табл. 2.2. Таблица 2.2. Структуры магматических горных пород Структура Горные породы 1.Полнокристаллическая интрузивные (глубинные, абиссальные) Равномерно- зернистая Явнокристаллическая (фанеритовая) гигантозернистая более 10 мм крупнозернистая более 5 мм среднезернистая 5 – 3 мм мелкозернистая 3 – 1 мм Скрытокристаллическая (афанитовая) Неравномерно- зернистая порфировидная гипабиссальные (полуглубинные) пегматитовая (графическая) 2. Неполнокристаллическая структура (порфировая) эффузивные (гл.обр., кайнотипные) 3. Стекловатая Текстура (от лат., ткань, сплетение, рисунок) характеризует сложение горной породы, определяет общий облик. Выделяют следующие текстуры магматических горных пород: однородная (массивная, хаотичная) – минеральные зёрна распределены равномерно, все участки горной породы одинаковы по составу и цвету (возможна и у интрузивных, и у эффузивных горных пород); неоднородная (такситовая): - пятнистая (шлировая) и полосчатая – разноцветные кристаллы образуют пятна или полосы (только у интрузивных пород); - пористая (ноздреватая, пузыристая, пемзовая, шлаковая, губчатая) – с порами или пустотами (только у эффузивных пород); - миндалекаменная (миндалевидная) – крупные поры стекловатой породы заполнены включениями кальцита или халцедона (только у эффузивных пород); - флюидальная (течения) – просматриваются потоки застывшей лавы (только у эффузивных пород); - пегматитовая (графическая) – характеризуется взаимным прорастанием крупных водянисто-серых, тёмно-серых кристаллов кварца и светлого полевого шпата (у интрузивных жильных пород). Структура и текстура горных пород позволяет сделать вывод об их происхождении. |