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.
|
|
Дизъюнктивные дислокации (с разрывом сплошности слоёв): сброс – разрывное смещение, висячее (подвижное) крыло движется вниз; взброс – разрывное смещение, подвижный массив пород поднимается относительно неподвижного; сдвиг – смещение крыльев друг относительно друга в горизонтальной плоскости по простиранию плоскости смещения; надвиг - надвигание одной массы пород на другую по наклонённому разлому. Крупный пологий надвиг, измеряемый десятками и сотнями километров, называется шарьяж ; грабен (от нем., канава) – подвижный участок земной коры, который опустился по плоскостям смещения по отношению к двум соседним неподвижным участкам (понижение между горстами); горст (от нем., гнездо) - подвижный участок земной коры поднят по отношению к соседним неподвижным (возвышение между грабенами); разлом – крупный разрыв в земной коре (при значительной глубине, называется глубинным. Такими разломами земная кора разделена на огромное количество глыб разных размеров и форм. 52 Рис. 5. Дизъюнктивные дислокации: 1) сброс; 2) взброс; 3) сдвиг; 4) надвиг; 5) грабен; 6) горст Наличие любых дислокаций усложняет инженерно-геологические условия территории (образуются зоны дробления, нарушается режим подземных вод). Общие свойства Пластовая форма осадочных тел Состав отложений, совершенно отличающийся от состава магматических и метаморфических горных пород Структурные особенности обломочных, хемогенных и органогенных горных пород разные. Текстурные особенности – слоистая текстура, которая возникает вследствие изменения гидродинамических, климатических и других условий отложения осадков. Слоистость выражается в чередовании слоёв с неодинаковой величиной зёрен, их разной ориентировкой или окраской, а также различным содержанием и составом органических остатков в соседних слоях. В спокойных условиях осадконакопления образуется параллельная слоистость, а при активном движении воздушных и водных масс – косая, диагональная, линзовидная, волнистая и др. слои отделяются друг от друга поверхностями напластования Мощность слоёв может достигать от нескольких долей сантиметров до десятков метров Наличие животных и растительных остатков 53 4. Применение Осадочные горные породы служат основанием для зданий и сооружений, широко используются в качестве природных строительных материалов - штучный камень (известняк, доломит и др.); облицовочный камень (брекчия, конгломерат, песчаник, известняк); стеновые блоки (известняк, туф вулканический); дроблённый камень (щебень, доломит). Сырьё для изготовления строительных материалов - кирпичей (глина, пески, лёсс, трепел, диатомит); цемента (мергель, опока, мел, лёсс); извести (известняк); керамических изделий (глина, опока, лёсс); стекла (песок); огнеупоров (песок, песчаник, доломит); бетона (щебень, гравий, песок); в дорожном строительстве (грубообломочные). В энергетике (нефть, природный газ, уголь, торф и др.), в химической промышленности (песок, каменная соль), в металлургии (флюсовые известняки), руды полезных ископаемых, производство кислотоупоров (песок, диатомит), абразивов (песок, песчаник, диатомит, трепел), как адсорбенты (монтмориллонитовая глина, опока, диатомит), фильтры (галечник, гравий, песок), в сельском хозяйстве (песок, мергель, мел, монтмориллонитовая глина), источники ценных элементов – пески (россыпи золота, олова, вольфрама и т.д.). 5. Осадочные горные породы в Крыму Обломочные горные породы Псефиты (грубообломочные) распространены, преимущественно, в прибрежной полосе ЮБК и в долинах крупных рек Крыма. Представляют собой окатанные обломки (валуны, гальку, гравий). Под г. Кастель (г. Алушта) имеется крупное скопление хорошо окатанных валунов (памятник природы – гранильня Головкинского). Верхнеюрскими конгломератами сложен массив г. Демерджи. Выветривание приводит к разрушению горной породы, поэтому случаются обвалы, а на западном склоне Южной Демерджи имеются формы выветривания (геологический памятник природы - урочище Демерджи). Обвалы приводят к образованию глыб (памятник природы – Кучук-Ламбатский каменный хаос). Псаммиты (пески) в Крыму встречаются двух видов. Кварцевые пески – продукты разрушения магматических горных пород (районы Симферополя, Севастополя, Балаклавы, с. Пресноводное на Керченском полуострове). Сцементированная разность кварцевых песков - кварцевые песчаники входят в состав таврической свиты, выходящей на поверхность на ЮБК. Карбонатные пески, в основном, имеют органогенное происхождение и представлены перетёртыми прибоем раковинами (Арабатская Стрелка, западное побережье Чёрного моря). Алевриты представлены лёссом. Их сцементированная разность (алевролиты) входят в состав таврической свиты. Цемент в алевролитах карбонатный или кремниевый. 54 Пелиты (глины) представлены монтмориллонитовыми (бентониты) глинами, образующимися при физико-химическом выветривании эффузивных магматических пород, в частности, разновидностью – кил (тур., глина). Месторождения кила - Курцовское, Инкерманское, на Тарханкутском полуострове. Окраска светло-серая с зеленоватым оттенком, состоят из монтмориллонита, на ощупь жирные, при намокании пластичные и увеличиваются в объёме, имеют гладкий раковистый излом. Образуются за счёт подводного преобразования вулканического пепла, а также в корах выветривания по ультраосновным породам. Плотные и твёрдые глинистые породы, потерявшие пластичность и способность размокать, называются аргиллитами. Окраска тёмная. По минеральному составу, преимущественно, гидрослюдные (монтмориллонит в ходе литогенеза переходит в гидрослюду). Ритмически переслаивающиеся песчаники, алевролиты и аргиллиты составляю таврическую серию, образование которой приходится на верхний триас – среднюю юру). Встречаются рыхлые континентальные отложения смешанного песчано- алеврито-глинистого состава, которые называют суглинки (до 40% глинистых частиц), тяжёлые суглинки (дл 60% глинистых частиц) и супеси (10 – 25% глинистых частиц). Их пластичность и водопроницаемость зависит от глинистой составляющей. Хемогенные горные породы. Железистые горные породы (ферролиты) представлены на Керченском полуострове ( Керченский железорудный бассейн, содержание железа 33,3 – 40%). Кремнистые горные породы (силициты) – яшмы на Кара-Даге. Карбонатные (известковые) горные породы – известковый туф (туфовая площадка в Кизил-Кобинском урочище), известняки и мергели (Внутренняя горная гряда и второе продольное понижение). Сульфатные (сернокислые) горные породы представлены гипсами, формирующимися в мелководных морских заливах, лиманах и солёных озёрах. Галоидные (галогенные) горные породы – месторождения самосадочной соли, приуроченные к солёным озёрам и лиманам. Органогенные горные породы. В Крыму широко распространены органогенные известняки: мшанковые известняки (инкерманский или бодракский камень) на юго- западном участке Внутренней горной гряды; нуммулитовые известняки на всём протяжении Внутренней гряды; коралловые известняки в виде древних рифов; известняки-ракушечники на Гераклейском полуострове, в окрестностях Евпатории, на Тарханкутском полуострове, под Керчью. Каустобиолиты. Каменный уголь в долине р. Качи (Бешуйское месторождение). Выходы нефти на Керченском полуострове. Выходы природного газа на Керченском и Тарханкутском полуостровах. Таврическая (таврическая формация, таврические сланцы, таврические слои) серия (местное стратиграфическое подразделение) распространённая на 55 территории горного Крыма, датируемая верхним триасом – средней юрой. Сложена флишевыми (ритмически переслаивающимися) отложениями. Каждый ритм начинается с зернистых пород – песчаников, алевритов, а заканчивается глинистыми сланцами и аргиллитами. Иногда в основании ритма присутствуют гравелиты или даже конгломераты. Можность (толщина) ритмов составляет от 5 см до нескольких метров. Обломочная составляющая горных пород представлена в основном зёрнами кварца и полевого шпата (плагиоклаза), скреплёнными преимущественно кварц-гидрослюдистым и гидрослюдистым цементом. В песчаниках содержание зёрен кварца достигает 85—95 %, полевых шпатов — 5—15 %. В грубообломочной части содержится до 60—70 % зёрен кварца, до 10 % обломков кремнистых пород и до 6—7 % обломков песчаников, аргиллитов, порфиритов. Глинистая составляющая сложена минералами хлорит-гидрослюдистой ассоциации. В аргиллитах и алевролитах встречаются конкреции и конкреционные прослои мощностью от 1 до 15 см. Они сложены микрозернистыми карбонатами магнезит-сидеритового состава. Для пород таврической серии характерна лиловато-сизая и красноватая окраска, что связано с присутствием в их составе окисленного железа. Отложения таврической серии смяты в многочисленные складки, во многих местах отмечается опрокинутое залегание пород, углы падения достигают 60—87 градусов. Породы таврической серии в основном представляют собой турбидиты (отложения мутьевых потоков на континентальном склоне глубоководного бассейна, который в начале мезозоя находился на месте Крымских гор). 5. Выполнение работы Для выполнения работы выдаётся три образца осадочных горных пород из учебной коллекции, заменители эталона твёрдости из шкалы Мооса. По диагностическим признакам осадочных горных пород определяем название образцов. Определение осадочных горных пород сводим в табл. 6. Таблица 6. Определение осадочной горной породы Показатели Обломочные Хемогенные Органогенные Название Происхождение Минеральный состав Структура Текстура Свойства Форма залегания Местонахождение Применение 56 При описании структуры крупнообломочных пород отмечаются: преобладающие размеры обломков, пределы их колебаний; степень окатанности; окраска и состав цемента. Контрольные вопросы 1. В чём заключается особенность минерального состава осадочных пород 2. Классификация осадочных горных пород по происхождению 3. Обломочные осадочные горные породы, их структура и текстура 4. Органогенные осадочные горные породы, их структура и текстура 5. Хемогенные осадочные горные породы, их структуры и текстуры 6. Залегание осадочных горных пород 7. Пликативные и дизъюнктивные дислокации 8. Текстуры поверхности слоя 9. Применение осадочных горных пород 10. Осадочные горные породы Крыма 57 Лабораторная работа №4 МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Цель работы – изучение метаморфических горных пород Задачи: рассмотреть классификацию метаморфических горных пород по происхождению; изучить структуры и текстуры метаморфических горных пород; рассмотреть использование метаморфических горных пород; описать метаморфическую горную породу. Оборудование: образцы метаморфических горных пород; таблица-определитель метаморфических горных пород. Методика проведения дать определение метаморфических горных пород; для трёх образцов из учебной коллекции составить таблицу со следующими графами: цвет, минеральный состав, структура, текстура, прочие признаки; выполнить описание метаморфических горных пород; рассмотреть распространение метаморфических горных пород в Крыму. 1. Общая характеристика Метаморфические горные породы (метаморфиты) образуются в результате метаморфизма (с гр., преобразование) ранее существовавших осадочных и магматических горных пород под воздействием высоких температур, давления и химической активности глубинных растворов (флюидов) [1; 3]. Например, мраморы из известняков; гнейсы из гранитов; кварциты из песчаников. Процессы метаморфизма происходят при сохранении горных пород в твёрдом состоянии, как бы заключая цикл изменений, происходящих с горными породами. В процессе метаморфизма химический состав исходных пород может оставаться без существенного изменения (изохимический) или с существенным изменением в результате привноса или выноса каких-либо компонентов (аллохимический или метасоматоз). Исходные горные породы называются протолитами. Если метаморфические горные породы образовались из магматических, их называют ортопороды; если из первично осадочных – парапороды. Виды метаморфизма: региональный; локальный. Региональный (динамотермальный, глубинный) метаморфизм образует самые распространённые метаморфические горные породы, вызывается высокой температурой и большим гидростатическим давлением в глубинах 58 Земли, когда крупные массивы горных пород земной коры погружаются на эти глубины (метаморфизм погружения), сопровождается образованием новых минералов, перекристаллизацией и сланцеватостью. Высокая температура достигается за счёт геотермического градиента, а давление – за счёт веса вышележащих слоёв. Образуются минералы (кварц, полевые шпаты, слюды, гранаты, турмалин, роговая обманка, эпидот, корунд, апатит, хлорит, магнетит, графит), входящие в состав образующихся в этих условиях метаморфических пород (гнейсы, кристаллические и метаморфические сланцы, мраморы, кварциты). Выделяют фации регионального метаморфизма, под которыми понимаются породы определённого минерального состава, образованные в одинаковых термодинамических условиях (низко-, средне- и высокотемпературные), каждая из которых затем разделяется по величине давления. Локальный метаморфизм проявляется на ограниченных площадях, подразделяется, в свою очередь, на контактовый и динамоиетаморфизм. Контактовый (контактный, термальный) – связан с внедрением магматического расплава, основным фактором изменения пород служит его тепловое воздействие на относительно холодные вмещающие породы. Зона образования пород вдоль контакта с магматическими называется контактовым ореолом. При воздействии на силикатные или алюмосиликатные осадочные породы (песчаники, алевролиты, аргиллиты, кремнистые сланцы) образуются контактовые роговики с микрокристаллической структурой, однородной массивной текстурой, без сланцеватости. На контакте с известняками и доломитами образуются скарны, в составе которых преобладают силикаты железа, кальция, магния и марганца. К скарнам бывают приурочены крупные месторождения полезных ископаемых – железа, вольфрама, свинца, цинка, меди и т.д. (гора Магнитная на Урале – образование магнитного железняка на границе изверженных и осадочных горных пород). В контакте гранитных интрузий под воздействием газов и растворов, отделяющихся от охлаждающихся гранитных тел, образуются светлые крупнозернистые породы – грейзены. Динамометаморфизм проявляется либо в слацеватости (способность раскалываться на тонкие плитки), либо в дроблении породы.С тектоническими движениями связан дислокационный метаморфизм, при котором происходит изменение горных пород, главным образом, в верхней части земной коры под влиянием одностороннего определённо ориентированного давления (стресса). Изменяется структура и текстура пород, возникают новые породы с выраженной ориентировкой минералов, появляется сланцеватость. При дроблении породы проявляется катакластический динамометаморфизм. При этом горная порода превращается в тектоническую брекчию, в которой обломки сцементированы горной мукой (тонко перетёртая масса, получаемая при разрушении этих же пород) с обломочной структурой, массивной или полосчатой текстурой. 59 Ударный (импактный, от англ., «столкновение», «удар») - особый тип контактового метаморфизма вызван высокоскоростным ударом метеорита (ударный кратер на поверхности земли называется астроблемой). При ударе под воздействием высоких температур и давления горные породы нагреваются и частично плавятся, в результате образуется слой импакта – горной породы с весьма необычными геохимическими свойствами, сильно обогащенной редкими на земле элементами (иридием, осмием, платиной, палладием). По степени метаморфизма различают горные породы: метаморфизованные – частично преобразованные, сохранившие видимые признаки своей первичной природы. К названию таких пород прибавляется приставка мета- (метапесчаник); метаморфические – сформировались в результате глубоких метаморфических преобразований, уничтоживших в процессе перекристаллизации видимые признаки первоначальных структур, текстур и минерального состава исходных пород (песчаник – кварцит). 2. Диагностические признаки Минеральный и химический состав Метаморфические горные породы по минеральному составу подразделяются: мономинеральные (мрамор, кварцит); полиминеральные (гнейс). Главные (породообразующие) минералы: кварц, полевые шпаты, роговая обманка, слюды, кальцит, магнезит, доломит, магнетит, гематит и др.; второстепенные (акцессорные): тальк, хлорит, глинистые минералы и др. Одни минералы встречаются как в исходных породах, так и в продуктах их изменения, другие – являются новообразованиями и специфичны для отдельных видов метаморфических пород. Химический состав соответствует составу исходных пород, кроме случаев метасоматоза. Строение (структура и текстура) У метаморфических горных пород выделяют три типа структур: кристаллобластовая или кристаллическая (процесс кристаллизации минералов в твёрдой среде называется бластезом); катакластическая (при тектоническом дроблении); реликтовая (остаточная). Кристаллобластовая или кристаллическая, в свою очередь, подразделяется по форме и размерам зёрен (кристаллов). По форме зёрен (кристаллов): гранобластовая (кристаллы одного размера); лепидобластовая (кристаллы листоватые или чешуйчачатые); фибробластовая (кристаллы волокнистые или игольчатые). По размеру зёрен (кристаллов): 60 скрытокристаллическая (роговиковая); мелкозернистая (менее 1 мм); среднезернистая (1 – 5 мм); крупнозернистая (более 5 мм) По относительным размерам зёрен (кристаллов): гомеобластовая (одинаковые по размеру); гетеробластовая (разные по размеру); порфиробластовая (крупные кристаллы (порфиробласты) резко выделяются на фоне основной мелкокристаллической массы); пойкилобластовая (мелкие вростки минералов в основной массе); ситовидная (обилие мелких вростков одного минерала в крупных кристаллах другого минерала). Явнокристаллическую структуру (крупно-, средне- и мелко-) имеют гнейсы, мраморы, скарны, амфиболиты; скрытокристаллическую – яшмы, роговики, большинство сланцев и кварцитов. Неравномерно-зернистую (порфиробластовую) имеют слюдяные сланцы, амфиболиты. Катакластическая структура характерна для динамометаморфических горных пород, отличается раздроблением и деформацией многих минералов; разновидность – милонитовая (крайне тонкозернистая, отдельные обломки минералов не различимы невооружённым глазом). |