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.
|
|
Физические свойства Окраска определяется соотношением цветных и светлых минералов. Светлоокрашенные магматические горные породы называются 35 лейкократовыми (гранит, сиенит);темноокрашенные - меланократовыми (базальт, кимберлит). Количество темноцветных минералов в горной породе характеризуется цветным числом (цветным индексом), отражающим кислотность породы: ультраосновные: 95-100% темноцветных минералов (чёрный цвет); основные: около 50% (тёмно-серый цвет); средние: около 30% (серый цвет); кислые: 10% (светло-серый, светло-розовый до белого). Для интрузивных магматических пород работает правило «чем светлее, тем кислее». В природе встречаются отклонения от указанных средних содержаний (кислая порода может содержать цветных минералов значительно больше, чем их указанное количество, а основная, наоборот, оказаться значительно светлее нормального типа). Цвет выветрелых горных пород может значительно отличаться от первоначального (обычно светлее, рыжее). Окраска имеет важное значение, т. к. определяет декоративность строительных материалов. При её определении учитываются: оттенок, интенсивность (светлый, тёмный или не выделяется), главный цвет. Например, горная порода имеет зеленовато-светло-серый цвет. Блеск определяется минералами, составляющими породу. Блестеть может вся поверхность или отдельные кристаллы. Например, цвет гранита определяет полевой шпат, а блеск – слюда. Пористость - наличие в горной породе пустот (пор, каверн, трещин). Коэффициент пористости – отношение объёма пор в образце к видимому его объёму. Измеряется в долях единицы или в процентах. У магматических горных пород пористость низкая. Например, гранит – 1,2%, базальт – 0,63%. Плотность (г/см 3 ; т/м 3 ) - отношение массы горной породы к занимаемому объёму, зависит от минерального состава, структурно-текстурных особенностей, пористости и др. Плотность магматических горных пород возрастает от кислых к основным и ультраосновным породам, что объясняется увеличением содержания железисто-магнезиальных минералов (оливин, пироксены, роговые обманки, биотит, мусковит и др.) со значительной плотностью (от 3,1-3,5 г/см 3 ): очень лёгкие (плотность менее 1 г/см 3 ) - пемза, лёгкие (1 – 1,5 г/см 3 ) – туф вулканический; средние (1,5 – 2,9 г/см 3 ) - сиенит, гранит; тяжёлые (более 2,9 г/см 3 ) – диорит, габбро. При одинаковом минеральном составе плотность пород с кристаллической структурой выше, чем у пород со стекловатой структурой. Трещиноватость возникает в процессе формирования горных пород и связана с изменением объёма массива. Магматические горные породы характеризуются монолитностью или слабой трещиноватостью. Устойчивость – свойство противостоять внешним воздействиям окружающей природной среды. Магматические горные породы устойчивы. Твёрдость определяется минералами, слагающими горную породу. Определяется по шкале Мооса (см. лб. 1). 36 Прочность высокая, что обусловлено наличием жёстких кристаллизационных связей. Предел прочности определяется нагрузкой на сжатие, необходимой для раздавливания образца породы. 2.3. Отдельность Отдельностьюназываются характерные формы блоков, глыб и обломков, на которые делятся горные породы при естественном и искусственном раскалывании. В магматических горных породах появление отдельности связано с охлаждением и сжатием лав и интрузивных тел. Горная порода покрывается сетью ориентированных трещин и разделяется на массивы определённой формы. Отдельность помогает диагностировать условия застывания расплава. Основные отдельности: глыбовая (плитообразная, пластовая), параллелепипедная матрацевидная – образуются в медленно остывающих интрузивных телах. Ели трещины рассекают их по окраинам (глыбовая отдельность), если пересекают друг друга перпендикулярно (параллелепипедная отдельность). Эти отдельности характерны интрузиям основного и среднего состава (габбро, диориты, сиенит). Если выветривание сглаживает вершины и рёбра параллелепипедов, образуются большие продолговатые пласты с закругленными краями, характерные для массивно-кристаллических горных пород (матрацевидная отдельность) – присуща интрузивам кислого состава (гранитам и гранодиоритам). столбчатая и шаровая отдельности присущиэффузивным телам. Образуются внутри быстро остывающих лавовых потоков и покровов, система вертикальных трещин разбивает породу на параллельные столбы. Характерна для эффузивных пород основного состава (базальты), в меньшей степени - средним (андезиты). Шаровая(сфероидальная) отдельность – возникает в условиях подводного излияния расплава основного состава с образованием шаров разных размеров со сферическими трещинами. 2.4. Формы залегания магматических тел Формы залегания магматических тел определяются химическим составом и условиями застывания магмы. Чем больше в магме кремнезёма, тем ниже её подвижность. Породы кислого состава формируют тела компактные, сфероидальные. Например, граниты образуют батолиты и штоки, реже – лополиты и дайки. Наоборот жидкая основная магма легко проникает даже в узкие трещины, образуя дайки и пластовые интрузии. На поверхности основная магма растекается на большие расстояния, создавая потоки и покровы. Расплавы среднего состава в силу изменчивости вязкости создают тела разных форм. 37 Интрузивные тела (интрузивы, плутоны) образуются при внедрении магмы в различные горные породы, слагающие земную кору с образованием гигантских тел. От их взаимодействия с вмещающими их горными породами выделяют [17]: согласные (конкордантные, от лат., находиться в согласии), внедрявшиеся между слоями вмещающих горных пород: силлы, лополиты, бисмалиты (лакколиты) и др.; несогласные (секущие, дискордантные), прорывающие и пересекающие слоистые вмещающие толщи: дайки, жилы, апофизы, штоки, батолиты. Эффузивные тела образует лава(излившаяся на поверхность магма). Лавы основного состава образуют покровы; среднего – потоки; кислые – купола или обелиски. По типу извержений выделяют трещинные (линейные) и центральные извержения, что также находит отражение в форме тел [17] . По выражению в рельефе формы залегания эффузивных пород могут быть: положительные - покровы, потоки, некки, вулканические купола, диатремы, вулканические конусы, стратовулканы, щитовидные вулканы; отрицательные - кратеры, маары, лавовые колодцы, кальдеры. 2.5. Общие свойства Общие свойства магматических горных пород: - высокая прочность; - водопроницаемы только по трещинам; - инертность по отношению к агрессивным средам; - нерастворимость; - возможна трещиноватость; - не карстуются; - не набухают. - сланцеватость отсутствует. 2.6. Применение Разрабатываются закрытым и открытым способами. Используются в строительстве (декоративно-отделочные материалы, щебень для бетона), как отсыпка железнодорожных путей. Пегматиты служат источником редкоземельных минералов, а также минералов промышленного значения (берилл, топаз, кварц и др.); в некоторых случаях содержат радиоактивные минералы. Из интрузивных горных пород чаще всего используются граниты (весьма разнообразные по цвету, прочны, морозоустойчивы) - для облицовки зданий, обустройства набережных, в качестве щебня. Базальты обладают высокой твёрдостью и хрупкостью, поэтому трудно обрабатываются, но хорошо полируются. Применяют в качестве бутового камня и щебня для бетонов, в дорожном строительстве (для мощения улиц); особо плотные породы используют в гидротехническом строительстве, являются исходным сырьем для 38 литых каменных изделий, используются для получения минеральных волокон в производстве теплоизоляционных материалов. Эффузивная горная порода пемза обладает большой пористостью, благодаря которой имеет хорошие теплоизоляционные свойства, используется как заполнитель в легких бетонах (пемзобетон), в качестве абразивного материала для шлифовки металлов и дерева, полировки каменных изделий. Вулканический пепел является активной минеральной добавкой. Вулканические туфы и туфолавы хорошо сопротивляются выветриванию, мало теплопроводны и, несмотря на большую пористость, морозостойки, легко обрабатываются, распиливаются, пробиваются гвоздями, шлифуются, но не полируются, используют в виде пиленого камня для кладки стен жилых зданий, устройства перегородок и огнестойких перекрытий, в качестве декоративного камня, в виде щебня для легких бетонов. 2.7. Магматические горные породы Крыма Выходы магматических горных пород в Крыму занимают менее 1% всей его территории, распространены неравномерно. Образование магматических горных пород Крыма относится к верхнему триасу – нижнему мелу. Крупнейший магматический комплекс в Крыму – Кара-Даг (2,8 тыс. га), самое крупное интрузивное тело Крыма, выходящее на поверхность, – массив Аю- Даг (577 м). Кислые породы - плагиограниты ( повышенное содержание плагиоклазов – до 70%) и гранодиориты (кварцевые диориты) представлены на гг. Кастель, Урага, Чамны-Бурун, Шарха и др. (район Алушты). Отличаются от гранитов более тёмной окраской и минеральным составом (меньшее содержание кварца, а среди полевых шпатов преобладают плагиоклазы). Средние породы. Диориты и габбро-диориты слагают горный массив Аю- Даг. В долине р. Бодрак имеются породы, преимущественно, основного состава – долерит (диабаз), диорит, авгитовые порфириты. Они образуют комплекс малых интрузий – дайки, силы, штоки. Их добыча ведётся в Первомайском интрузиве (с. Трудолюбовка Бахчисарайского района). Небольшие выходы андезитов имеются и на Кара-Даге. Основные породы – габбро-диабазы и диабазы (долериты, устар., дабаз, гринштейн) встречаются на ЮБК (район г. Алупка); в районе сёл Лозовое и Курцы (Украинка) Симферопольского района. Отложения базальтов - на Кара- Даге, в районе г. Алупка, пос. Форос и Ласпи. В долине р. Бодрак и на Кара- Даге имеются мандельштейны. Пирокластические породы - вулканические брекчии и туфы имеются в окрестностях Балаклавы, районе Фороса, на Кара-Даге. Горный массив на Кара- Даге – г. Святая сложена, в том числе, трассами, которые используются при производстве портланд-цемента. Вулканогенно-осадочные образования в долине р. Бодрак представлены разнообразными туфами, туфопесчанниками, туфоалевролитами, лавами основного состава общей мощностью несколько сотен метров. 39 Добыча магматических горных пород ведётся в Шархинском карьере (гранодиориты, порфириты и плагиограниты), Курцовском карьере (диабазы и диабазовые порфириты), в Лозовском карьере (диабазы), Первомайском карьере (диориты). 2.8. Выполнение работы Правило определения магматических горных пород: структура – текстура - отдельность – происхождение – окраска - химический состав (предварительное определение) – минеральный состав – химический состав (окончательное определение) – название. Для выполнения лабораторной работы выдаётся три образца магматических горных пород из учебной коллекции, заменители эталона твёрдости из шкалы Мооса. Признаки структур: полнокристаллической - кристаллы выражены, блестящая поверхность скола (характерна для интрузивных); стекловатой (афировой) - кристаллов нет, отсутствие блеска, кроме обсидиана (вулканического стекла), обладающего стеклянным или восковым блеском на раковистом изломе (характерна для эффузивных); неполнокристаллической (порфировой) - блеск отдельных кристаллов на матовом фоне. В полнокристаллических породах определяют также размер зёрен (кристаллов): абсолютный: гигантокристаллическая (крупнее 10 мм); крупнокристаллическая (10 – 3 мм); среднекристаллическая (3 – 1 мм); мелкокристаллическая (1 – 0,5 мм) и тонкокристаллическая (менее 0,5 мм); относительный: равномернокристаллическая у абиссальных пород и неравномернокристаллическая (порфировидная) у гипабиссальных пород. Текстуры: однородная массивная, неоднородные полосчатая и пятнистая свидетельствуют об интрузивном происхождении; однородная массивная, пористая (пузыристая, ноздреватая), миндалекаменная и флюидальная – об эффузивном происхождении магматической горной породы; пегматитовая - бывает у жильных пород. Происхождение определяется по структуре, текстуре и отдельности. Абиссальные породы образуют гигантские тела при высоких температурах и давлении, поэтому их структура - полнокристаллическая, равномерно- кристаллическая и крупнокристалличексая; текстуры – массивные или пятнистые. Гипабиссальные породы застывают при невысоких температурах и давлении, поэтому наряду с крупными кристаллами образуются и мелкие. Поэтому структура - полнокристаллическая, но неравномернокристаллическая (порфировидная) структура и пятнистая текстура. Эффузивные породы возникают на поверхности (давление невелико и температура лавы быстро падает. Кристаллизуются отдельные кристаллы. Структура образуется 40 порфировая или стекловатая. Выделяющиеся газы формируют ноздреватую (пористую, пузырчатую) текстуру (наприме, пемза). Окраска. Чем больше в породе тёмных минералов и чем ярче зелёный оттенок, тем ближе порода к основным. Правило: чем светлее, тем кислее. Минеральный состав. Визуально можно определить только у интрузивных пород (с полнокристаллической и порфировой структурами). В эффузивных породах определяются лишь минералы порфировых включений. Породообразующими минералами магматических горных пород являются: полевые шпаты – калиевые (ортоклаз, адуляр, санидин, микроклин) и натрий-кальциевые или плагиоклазы (альбит, олигоклаз, андезин, анортит, лабрадор). Кристаллы полевых шпатов выделяются при остывании магмы после темноцветных минералов. В интрузивных горных породах кислого, среднего, а иногда и основного состава полевые шпаты являются основными минералами, определяют их общую окраску (так цвет ортоклаза и микроклина в большинстве случаев – желтоватый, розоватый; может быть - кирпично-красным; амазонита (разновидность микроклина) – зелёный; плагиоклазы имею цвета: беловатый – альбит; светло-серый – олигоклаз; зеленовато-серый – андезин; почти чёрный – лабрадор; кварц - образуется в последнюю очередь и занимает оставшееся пространство между уже образовавшимися кристаллами других минералов (в образцах напоминает осколки разбитого стекла – бесцветного, дымчатого, серого, тёмно-серого цвета; темнее полевых шпатов и светлее слюд); в эффузивных породах – в виде вкрапленников; нефелин (группа фельдшпатоидов) – нефелиновый сиенит; слюды, их две разновидности биотит (тёмная с кристаллами в виде листочков и пластинок) и мусковит (светлая); пироксены – чаще всего авгит, похож на роговую обманку, но отличается формой кристаллов (у авгита – короткие призматические чёрного или зеленовато-чёрного цвета), образует породу – пироксенит (ультраосновная); амфиболы (чаще всего роговая обманка с кристаллами удлинённой игольчатой, тонкопластинчатой и призматической формы) – горнблендит (ультраосновная); прочие минералы почти всегда присутствуют в магматических горных породах в качестве второстепенных (апатит, пирит, халькопирит и др.). Признаки главных породообразующих минералов: оливин – оливково-зелёный, блеск стеклянный, спайность средняя, ярко выраженные кристаллы редки; авгит - минерал группы пироксенов, зелёный, бурый или чёрный, блеск стеклянный, спайность совершенная, кристаллы призматические короткие; плагиоклазы – белые, светло- или тёмно-холодных тонов, блеск стеклянный, спайность совершенная, кристаллы крупные таблитчатые, лабрадор обладает сине-зелёной иризацией; 41 роговая обманка – тёмно-зелёная до чёрного, блеск шелковистый, спайность совершенная, кристаллы столбчатые; биотит – чёрный, бурый, блеск яркий перламутровый, стеклянный, спайность весьма совершенная, кристаллы пластинчатые; ортоклаз – кремовый, розовый, красный, белого и серого тонов, амазонит – ярко-зелёный, блеск стеклянный, спайность совершенная; мусковит – бесцветный или светло-серый, прозрачный, блеск яркий перламутровый, стеклянный, спайность весьма совершенная, кристаллы пластинчатые; кварц – прозрачный – бесцветный, разных цветов, блеск жирный, спайность несовершенная. Акцессорные минералы – слюды, сульфиды, оксиды и др. Но могут быть и главные породообразующие других горных пород. Например, кварц – акцессорный минерал в породах среднего и основного состава, а оливин – в породах кислого состава. Диагностические признаки интрузивных горных пород: полнокристаллические породы, крупные кристаллы различимы невооруженным глазом; отсутствие пространственной ориентировки зерен в каком-либо одном преимущественном направлении; все минералы беспорядочно перемешаны между собой высокая плотность и массивность, отсутствие полостей и пустот. Диагностические признаки эффузивных горных пород: хорошо образованы лишь отдельные кристаллы; основная масса плотная (микрозернистая) или аморфная (стекловатая); многочисленные мелкие пустоты. Определение магматической горной породы сводим в табл. 5. Таблица 5. Определение магматической горной породы № образца №1 №2 №3 Структура Текстура Отдельность Происхождение Окраска Минеральный состав Химический состав По содержанию SiO 2 Блеск Твёрдость Плотность Пористость Форма залегания Название 42 Интрузивный или эффузивный аналог Применение в строительстве В Крыму Контрольные вопросы 1. Дать определение магматических горных пород 2. Классификация магматических горных пород по генезису 3. Классификация магматических горных пород по содержанию кремнезёма 4. Как подразделяются интрузивные горные породы по глубине залегания? 5. Что значит кайнотипные и палеотипные эффузивные горные породы? 6. Что такое пирокластические горные породы? 7. Как изменяется окраска от кислых горных пород к ульраосновным? 8. Структуры магматических горных пород 9. Текстуры магматических горных пород 10. Что значит согласное залегание интрузивных тел? Примеры 11. Что значит несогласное залегание интрузивных тел? Примеры 12. Привести примеры интрузивных тел в Крыму 13. Назвать положительные формы залегания эффузивных пород 14. Назвать отрицательные формы залегания эффузивных пород 15. Как называются кратеры космического происхождения 16. Привести примеры нахождения в Крыму эффузивных магматических горных пород |