Практика. Министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан джизакский политехнический институт
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Магматические горные породы
Практическое занятие № 3. Ознакомление с осадочными породами по образцу и их описания (4 часа) Осадочные горные породы образуются в результате накопления и переработки экзогенными процессами различных осадков обломочного, органического, химического и смешанного происхождения в поверхностной зоне земной коры. В зависимости от условий образования (генезиса) и исходного материала они подразделяются на группы: обломочные, глинистые, органогенные, химические и смешанного происхождения.. Структуры осадочных горных пород бывает: равно- и разнозернистая; игольчатая; волнистая; брекчиевидная. Текстуры осадочных горных пород: беспорядочная; слоистая; листовая; черепитчатая; полосчатая. Осадочным горным породам присущи и некоторые другие важные признаки: слоистость; трещины усыхания; отпечатки растений и животных; степень и характер сцементированности слагающих частиц; окраска и удельный вес пород. 1. Обломочные осадочные породы. По величине обломков среди осадочных обломочных горных пород выделяют следующие основные группы: грубообломочные (псефитовые), песчаные (псаммитовые), пылеватые (алевритовые), глинистые (пелитовые). По форме обломков выделяют окатанные, полуокатанные, неокатанные. Главные осадочные обломочные породы даны в табл.3.1. Таблица 2.1 Осадочные обломочные породы
3. Органогенные и химические осадочные породы Карбонатные породы.Включают известняки, известковые туфы (травертины), доломиты. Известняки.Состоят из CaCO3 и в качестве примесей содержат песок, глину, кремнезем и др. Бурно вскипают с соляной кислотой. По внешнему виду это в большинстве массивные, плотные породы. Свойства хемогенных известняков те же, что и органогенных. Встречаются разности, состоящие из хорошо видимых простым глазом раковин, например известняки-ракушечники, широко распространенные на юге Украины.Известняки являются одним из важнейших полезных ископаемых. Они используются в строительстве в виде стенового материала, бутового камня, щебенки, тротуарных плит, архитектурных деталей, внешней облицовки, для производства извести, силикатного цемента, для изготовления литографского камня, в металлургии в качестве флюсов при выплавке чугуна из железных руд, в сельском хозяйстве для известкования кислых почв, в искусстве для декоративно-орнаментальных работ и других целей. Известковые туфы.Образуются только в континентальных условиях в местах выхода родников. Подземная вода при выходе на поверхность теряет часть содержащегося в ней углекислого газа, вследствие чего растворимость углекислого кальция уменьшается и он выпадает в осадок в виде пористой ноздреватой массы светлого цвета. Широко используются в строительстве. Доломиты.Встречаются в осадочных толщах всех геологических периодов, но особенно широко распространены в отложениях докембрийского и палеозойского возрастов. Месторождения доломитов имеются в Донбассе. Доломиты широко используются при изготовлении огнеупорных изделий, в качестве флюса, для производства магния, магнезиальных цементов, в стекольной и керамической промышленности, для изготовления бута, щебня, в качестве облицовочного материала, для изготовления доломитовой муки, употребляемой для обработки кислых почв. Кремнистые породы. Кремнистые туфы образуются в результате выпадения аморфного кремнезема из воды горячих источников и имеют широкое распространение. Диатомиты. Состоит из скопления микроскопических одноклеточных водорослей кремнистого состава, полых внутри. Представляет собой рыхлую, землистую или слабо сцементированную массу белого, светло-серого и желтоватого цвета. Используется как звуко- и теплоизоляционный, абразивный, адсорбционный и вяжущий материал. Опока. Твердая кремнистая пористая порода, состоящая из микрозернистого водного аморфного кремнезема, обычно с примесью кремневых остатков организмов, глины, песка. Цвет от светло-серого до почти черного. Отличается значительной твердостью. Вследствие пористости опока очень легкая. Используется в строительной промышленности и в качестве адсорбента. Сульфатные породы. Это гипс и ангидрит. Состоят из минералов того же названия. Залегают в виде пластов и мощных масс (штоков). Барит, или сернокислый барий (состава BaSO4). Используется для получения белых красок, при изготовлении защитных экранов от проникающей радиации и рентгеновских лучей, как наполнитель в бумажной и резиновой промышленности. Галоиды, или хлоридные породы. Представляют собой соли соляной кислоты. Наиболее распространена каменная соль (NaCl), затем хлористый калий (сильвин). Каустобиолиты. Это углистые (торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит), горючие (битуминозные) сланцы, углеводородные породы (нефть, асфальт, озокерит). Породы смешанного происхождения. Довольно широко распространены у поверхности земли. Образуются частично из обломочного материала, а частично из органогенного или хемогенного материала. Наиболее распространенной породой смешанного происхождения является мергель. Он состоит из глины и углекислого кальция (до 20…80% CaCO3). При меньшем содержании углекислого кальция порода называется известковистой или мергелистой глиной, а при большем — глинистым известняком. Мергели — основное сырье для изготовления портландцемента. Практическое занятие № 4. Знакомство с метоморфическыми породами и их описания (4 часа) Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших магматических и осадочных пород под воздействием высокой температуры. давления, гидротермальных растворов и др. Эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минералогического состава, структуры, текстуры пород. Метаморфические породы состоят из устойчивых в условиях высоких температур и давления пород, таких как кварц, полевые шпаты, мусковит, биотит, гематит, хлорит, тальк, гранат, графит и др. Структура метаморфических пород – кристаллическая (зернистая, чешуйчатая, листовая, игольчатая). Текстура у метаморфических пород бывает: сланцеватая, гнейсовая, полосчатая, очковая, массивная, беспорядочная и др. Породы контактового метаморфизма Роговики. Состоят из кварца, биотита, часто полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет белый, буровато-серый, темно-зеленый, черный. Структура кристаллическая, мелкозернистая. Текстура массивная беспорядочная. Характерна значительная прочность и раковистый излом. В зависимости от преобладающих минералов выделяются разновидности роговиков: биотитовые, амфиболовые, известково-силикатовые, кварцево-слюдяные. Скарны. Состоят из авгита, граната, плагиоклазов, иногда рудных минералов и др. Цвет темный, бурый, зеленовато-бурый. Структура от мелко- до крупнокристаллической. Текстура массивная беспорядочная, или пятнистая. Глинистые сланцы, кровельные сланцы. Состоят из неразличимых глинистых минералов, кварца, иногда серицита, хлорита. Структура скрытокристаллическая. Текстура тонкосланцеватая. Цвет серый, зеленоватый, желтоватый, бурый, красноватый. Блеск тусклый, в воде не размокают. Плотная разновидность, раскалывающаяся на тонкие, ровные и прочные пластинки называется кровельным сланцем. 2. Породы регионального метаморфизма Филлиты. Состоят из кварца, иногда хлорита, биотита, полевых шпатов, кальцита. Цвет зеленый, серый, красноватый, бурый, черный, фиолетовый. Структура микрозернистая полнокристаллическая. Текстура тонкосланцеватая. Легко раскалывается на плитки со слабым шелковистым блеском на плоскостях сланцеватости. Кристаллические сланцы. Общее название полнокристаллических метаморфических пород различного минералогического состава, возникших как из осадочных (парасланцы), так и из магматических (ортосланцы) пород путем их перекристаллизации в твердом состоянии. В зависимости от состава и свойств, кристаллические сланцы употребляются как строительные материалы, для изготовления электротехнических щитов, школьных досок, для облицовки лабораторных столов, в сантехнике, в размолотом виде — для изготовления толя, рубероида и т. д. Слюдяные сланцы. Состоят из слюд (мусковит, биотит), кварца, иногда граната, графита. Цвет белый, бурый, черный. Структура средне- или крупнокристаллическая (чешуйчатая). Текстура сланцеватая. Легко расщепляется на тонкие упруго гибкие пластинки с шелковистым блеском по плоскостям спайности. Гнейсы. Породы, подвергшиеся наиболее глубокому метаморфизму. Состоят из кварца, полевых шпатов и темных минералов. Образуются как из осадочных пород (парагнейсы), так и из магматических (ортогнейсы). По преобладанию темных минералов различают гнейсы биотитовые, роговообманковые и др. Цвет - серый, желтоватый, черный. Структура кристаллическая. Текстура массивная, полосчатая, реже очковая или сланцеватая. По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается от него текстурой. Из гнейсов изготовляют бут-плитняк, щебенку, тротуарные плиты, употребляют для облицовки каналов, набережных и т. д. Кварциты, кварцитовидные песчаники. Состоят в основном из зерен кварца, сцементированных кремнеземом. Цвет белый, серый, желтый, красноватый, малиновый и др. Структура мелко- и тонкозернистая. Текстура массивная, редко сланцеватая. Характерны высокая прочность и твердость. Известковистые сланцы. Состоит из кальцита, хлорита, кварца или доломита и кварца. Текстура сланцеватая. Переходная порода от известняка или доломита к мрамору (начальная стадия метаморфизации). Мрамор. Состоит из кальцита или доломита с примесью графита, хлорита и др. Цвет белый, светло-серый, розовый, голубой, желтоватый, черный и др. Структура зернистая. Текстура массивная, полосчатая, реже сланцеватая. Характерна невысокая твердость, бурное вскипание при действии 10%-ной соляной кислоты. Тальковый сланец. Состоит из талька, кварца, иногда хлорита, слюд. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый, желтоватый. Структура чешуйчато-зернистая. Текстура сланцеватая. Жирный на ощупь, царапается ногтем. При наличии одного талька называется тальковым камнем. 3. Породы динамометаморфизма Образуются при направленном давлении, к ним относятся тектонические брекчии и милониты. Милонит. Представляет мелкоперетертый материал первичных пород. Минералогический состав зависит от состава первичных пород. Структура алевритовая. Текстура сланцеватая полосчатая. Тектонические брекчии состоят из угловатых обломков раздробленных первичных пород, сцементированных мелкораздробленным материалом тех же пород. Характерно отсутствие слоистости и однообразие состава обломков. Практическое занятие № 5. Составление карт с указанием гидроизогипса и глубины залегания грунтовых вод (4 часа) Для построения карты гидроизогипс участок осушения, орошения разбуривается скважинами. В ходе бурения скважин ведутся тшательные наблюдения за составом вскрываемых пород. Глубиной появления грунтовых вод, глубиной залегания водоупорного слоя. При необходимости длительных (стационарных) наблюдением за положением уровня грунтовых вод стенки скважин закрепляются обсадными трубами. Нижняя часть колонны обсадных труб оборудуется сетчатым фильтром, обеспечивающим надежную связь скважины с водоносным горизонтом (рисунок 1).  Рисунок 1 Схема наблюдательной скважины 1 – зона аэрации; 2 – зона насыщения (горизонт грунтовых вод); 3 – водоупорный слой (глина); 4 – обсадные трубы; 5 – фильтр; h1 – глубина залегания грунтовых вод; h2 – глубина залегания водоупора; М – мощность водоносного горизонта; Н1 – абсолютная отметка поверхности вод; Н2 – отметка поверхности грунтовых вод; Н3 – отметка поверхности водоупорного слоя Пробуренные скважины привязываются инструментально и наносятся на план участка. Нивелировкой определяются отметки устья каждой скважины. Специальными приборами – уровнемерами замеряется глубина залегания грунтовых вод. Каждая скважина характеризуется: а) абсолютная отметка земли (Н1); б) глубина залегания грунтовых вод (h1); в) глубина водоупора (h2). На основании этих данных рассчитываются отметки поверхности грунтовых вод (Н2=Н1 ± h1) и кровли водоупора (Н3=Н1 ± h2), а также мощность водоносного слоя (М=h2 – h1). Данные по скважинам (варианты) приведены в приложении. Результаты замеров и расчетов сводятся в таблицу (таблица 1). Таблица 1 Исходные данные для построения карты гидроизогипс и глубин залегания грунтовых вод
По имеющимся отметкам (Н1, Н2, Н3), применяя метод интерполяции, на план участка наносят изолинии (линии разных отметок): горизонтали земли и гидроизогипсы. В связи с сезонными колебаниями поверхности грунтовых вод и изменения ее отметок, карта изогипс составляется на определенную дату. Построение карты глубин залегания подземных вод Карта гидроизогипс может быть дополнена картой глубин залегания грунтовых вод: обе карты совмещаются на одном чертеже. По данным глубин залегания грунтовых вод (h1) на составленной карте гидроизогипс проводится еще одна система изолиний – изобаты (линии равных глубин), соответствующие глубинам 3, 5, 7, и 9 м. Изобаты делят площадь карты на участки с интервалами глубин 0–3, 3–5, 5–7 и более 7 м. Раскрашивая эти площади различным цветом (голубым, розовым, зеленым), получают карту распределения подземных вод по глубине. Оценка гидрологических условий по карте гидроизогипс и глубин залегания Карта глубин грунтовых вод, выделяющая площади с различным уровнем их залегания, используется для выбора участков с оптимальными условиями водопонижения в связи с подтоплением населенных пунктов, гидромелиоративного и других видов строительства. По карте гидроизогипс устанавливается: Направление потока грунтовых вод Движение воды направлено от гидроизогипс с большей отметкой к изогипсам с меньшей. Линии тока перпендикулярны к гидроизогипсам (рисуноки 2 и 3). Связь грунтовых и поверхностных вод Связь грунтовых и поверхностных вод обнаруживается характером сопряжения гидроизогипсы с рекой. При направлении линии в сторону реки – грунтовые воды питают реку (рисунок 2), обратное направление линий тока свидетельствует о том, что грунтовые воды питаются речными водами (рисунок 3).
Глубина залегания зеркала грунтовых вод Она находится как разность абсолютных отметок поверхности земли и зеркала грунтовых вод в заданной точке (рисунок 4). Отметка и УГВ в точке «А» определяются способом интерполяции. Точно также определяются отметки УГВ, однако, в этом случае для интерполяции используют линии изогипс. Следует отметить, что интерполяция осуществляется в направлении, перпендикулярном изолиниям земной поверхности и воды. Мощность горизонта грунтовых вод устанавливается как разность отметок уровней грунтовых вод и водоупора.
Напорный градиент (гидравлический уклон) Напорный градиент (уклон потока) выражает отношение разности отметок поверхности грунтовых вод к длине пути фильтрации  где J – напорный градиент (гидравлический уклон); Н – отметка поверхности грунтовых вод в точке 1; Н – отметка поверхности грунтовых вод в точке 2; L – расстояния между точками горизонтали. Точки Т-1 и Т-2 выбранные для расчета величины напорного градиента располагаются по потоку грунтовых вод (рисунок 5). Найдя способом интерполяции по гидроизогипсам отметки поверхности грунтовых вод в точках Т-1 и Т-2 по измеренному расстоянию между точками (L) рассчитывают уклон потока (J).
Расход потока грунтовых вод в заданном сечении карты В соответствии с законом Дарси расход прямо пропорционален коэффициенту фильтрации, площади поперечного сечения, напорному градиенту и выражается формулой Q=K ώ J, где Q – расход потока, м3/сут; К – коэффициент фильтрации, м/сут; ώ - площадь сечения потока, м2; J – напорный градиент. Расход потока грунтовых вод определяется в сечении, перпендикулярном потоку. Расчетным путем может явиться створ наблюдательных скважин, для которых известны отметки земли, грунтовых вод и водоупора (таблица 1). Расстояние между отдельными скважинами створа находится по карте гидроизогипс. На основании этих данных строится гидрогеологический разрез по заданному направлению (рисунок 6).  Рисунок 6 Гидрогеологический разрез по створу буровых скважин 1, 2, 3 Условные обозначения Масштабы: горизонтальный 1:5000; вертикальный 1:200. Расчет расхода грунтовых вод требует нахождения всех величин, входящих в формулу Дарси. Сечение потока находится по уравнению ώ = В∙МСР, где В – расстояние между крайними скважинами створа, м; Мср – средняя мощность потока грунтовых вод. МСР=  ,где М1, М2, М3 – мощность потока по отдельным скважинам створа, м. Напорный градиент определяется в расчетном створе по карте гидроизогипс (см. выше). Коэффициент фильтрации пород берется из лабораторной работы (определение К по эмпирическим формулам). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
