Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
“УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ”
Кафедра «Геологии и разведки нефтяных и газовых месторождений»
Дисциплина «Основы геологии»
Отчет по лабораторной работе №3
Изучение минералов, пластических свойств глинистых пород и угла естественного откоса сыпучих грунтов
Выполнил студент гр. СТдсз-21-01
Принял доцент Г.С. Дубинский
Уфа 2021
1. Общие положения
В этой работе дана информация и методики определения отдельных минералов и типов осадочных горных пород. При ознакомлении и изучении геологического строения района, изучают и описывают горные породы и, в частности, минералы. Определяют возможность сооружения различных производственных объектов.
2. Главнейшие породообразующие минералы
Цель 1 части работы (№ 3.1): научиться определять минералы по основным диагностическим признакам.
Задание 1: изучить коллекцию минералов и составить их описание в тетради в форме таблицы (таблица 1).
Таблица 1 ‑ Форма для записи свойств минералов и горных пород
Класс по химическому составу
|
Название
|
Формула
|
Цвет
|
Твёрдость
|
Спайность
|
Цвет черты
|
Характерные диагностические свойства
|
Происхождение
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Окислы и гидрокислы
|
Кварц
|
SiO2
|
Бесцветный, молочно-белый, различно окрашен
|
7
|
отсутствует
|
Не дает
|
Легко царапает стекло, излом неровный, раковистый, блеск стеклянный, жирный
|
Магматическое, метаморфическое, гидротермальное, осадочное
|
Халцедон
|
SiO2
|
Серый, бурый, разнообразно-окрашенные (красный, голубовато-зеленый)
|
6
|
отсутствует
|
Белый
|
Полупрозрачный, блеск восковой до матового, излом раковистый, неровный
|
Осадочное, гидротермальное
|
Кремень
|
SiO2
|
Серый, черный, жёлто-серый, красно-бурый
|
6
|
Отсутствует
|
Белый
|
Излом раковистый и с матовым блеском, непрозрачный, в тонких краях слегка просвечивает, плотный.
|
Осадочное
|
Опал
|
SiO2.nH2O
|
Молочно-белый с оттенками желтого, бурого, красного, зеленого и черного цветов
|
6-5,5-5
|
Отсутствует
|
Белый
|
Блеск стеклянный, восковой или матовый; стеклообразный или фарфорообразный вид; корки, рыхлые массы, излом раковистый
|
Осадочное, гидротермальное
|
Магнетит
|
Fe3O4
|
Железно-черный, иногда с синей побежалостью
|
6-6,5
|
Отсутствует
|
Черный
|
Блеск полуметаллический, магнитен, излом неровный, раковистый
|
Магматическое, метаморфическое
|
Лимонит
|
Fe2O3.nH2O
|
Темно-бурый, желто-бурый
|
5,5-4
|
Отсутствует
|
Желтый, ржаво-бурый
|
Блеск полуметаллический до матового, непрозрачный, излом неровный, раковистый, землистый
|
Осадочное
|
Гематит
|
Fe2O3
|
От железно-черного до стально-серого, иногда с густо-красным оттенком
|
6-6,5
|
Отсутствует
|
Красно-бурый или вишнев-красный
|
Блеск металлический до матового, излом раковистый, землистый, неровный
|
Осадочное, метаморфическое
|
Корунд
|
Al2O3
|
Синевато-или желтовато-серый
|
9
|
Отсутствует
|
Белый
|
В образце непрозрачный, излом неровный, иногда мелкозернистый, очень твердый, штриховка на гранях
|
Магматическое, метаморфическое
|
Боксит
|
Al2O3.nH2O
|
Красный, розовый
|
3
|
Отсутствует
|
Кирпично-красный
|
Каменистая порода, средней или высокой твердости, реже землистый
|
Осадочное
|
Карбонаты (соли)
|
Кальцит
|
CaCO3
|
Бесцветный, молочно-белый, иногда сосветлыми (серыми, желтыми, розовыми) оттенками
|
3
|
совершенная
|
Белый
|
Хрупкий, блеск стеклянный, бурно вскипает в соляной кислоте
|
Осадочное, гидротермальное
|
Доломит
|
CaMg(CO3)2
|
Серовато-белый, с желтоватым и буроватым и другими оттенками
|
4-3,5
|
Совершенная
|
Белый
|
Непрозрачный, блеск стеклянный, реагирует с НСl в тонком порошке
|
Осадочное, гидротермальное
|
Сидерит
|
Fe CO3
|
Желтовато-серый, бурый, буро-серый, иногда белый
|
3,5
|
Совершенная
|
Белый или желтый
|
Блеск стеклянный, зернистый, хрупкий, разлагается в HCl остается желто-зеленое пятно
|
Осадочное, гидротермальное
|
Магнезит
|
Mg CO3
|
Серо-белый с серым и желтым оттенками, снежно-белый
|
4,5-4
|
Совершенная
|
Белый
|
Непрозрачный, блеск стеклянный, хрупкий, белые и серые кристаллы, растворяется в горячих кислотах. Излом раковистый, занозистый
|
Метаморфическое, гидротермальное, осадочное
|
Галоиды
|
Галит
|
NaCl
|
Бесцветный, молочно-
белый, иногда пятнами, полосами синий
|
2 – 2,5
|
совершенная
|
белый
|
Прозрачный, блеск стеклянный,
гигроскопичен, хорошо растворим в воде, соленый на вкус
|
Осадочное
|
Сильвин
|
KCl
|
Бесцветный, молочно-белый. Красный, синий.
|
2
|
Совершенная
|
Белый
|
Неравномерно окрашен красным, синим, сходен с галитом, горько-соленый, жгучий на вкус
|
Осадочное
|
Флюорит
|
CaF2
|
Редко бесцветный, водяно-прозрачный. Чаще желтый, голубой
|
4
|
Совершенная
|
Белый
|
Прозрачный, полупрозрачный, полихромный-неравномерно окрашенный. Блеск слабый, стеклянный, тусклый, иногда маслянистый, флюоресцентен и термолюминисцентен. Растворяется в серной кислоте
|
Метаморфическое гидротермальное
|
Силикаты
Островные силикаты
|
Оливин
|
(MgFe)2[SiO4]
|
Зеленый, желтый с зеленоватым оттенком, бесцветный, зеленовато-чёрный
|
6,5 – 7
|
отсутствует
|
Не дает
|
Излом неровный, раковистый,
|
Магматическое
|
Пироксены
|
Авгит
|
Ca(Al,Mg,Fe)
[(Al,Si)2O6]
|
Черный,зеленовато-синевато и буровато- черный
|
6-5
|
Совершенная
|
Светло-серый
|
Блеск стеклянный, излом неровный, отдельные кристаллы часто вкраплены
|
Магматическое
|
Амфиболы
|
Роговая обманка
|
(Сa,Na,K)2
(Mg,Fe,Al)5(OH)2*
[Si4O11]2
|
Черная, черно-серо-зеленая
|
6-6,5
|
Совершенная
|
Светлый, зеленоватый
|
Игольчатое или волокнистое строение, занозистый излом, секлянный или шелковистый блеск
|
Магматическое
|
Фосфаты
|
Апатит
|
Ca5(Fe,Cl)(PO4)3
|
Бесцветный, белый до изумрудно-зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый
|
5
|
Отсутствует
|
От белого до желтовато-серого
|
Блеск стеклянный, на изломе жирный, иногда раковистый. В мелкозернистых массах сахаровидный, скользит по стеклу
|
Магматическое, пневма-толитовое, гидротермальное
|
Фосфорит
|
Ca5(Fe,Cl)(PO4)3
|
Серый, бурый, бледно-желтый
|
5
|
Отсутствует
|
Светлый
|
Блеск матовый, излом землистый, в конкрециях радиально-лучистый. При трении издает запах чеснока
|
Осадочное. Образуется из фосфора органического происхождения
|
Сульфаты
|
Гипс
|
СaSO4.nH2O
|
Бесцветный белый, розовый, желтый, серый
|
2
|
Совершенная
|
Белый
|
Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый, пластинчатые разности прозрачные, друзы просвечивают или непрозрачные, растворяется в воде, царапается ногтем
|
Осадочное
|
Алебастр
|
белый, кремовый, св.-желтый, св.-оранжевый, красноватый
|
2
|
Совершенная
|
Белый
|
Блеск стеклянный матовый, просвечивает, излом эластичный, растворяется в HCl
|
Осадочное
|
Селенит
|
Белый, серый
|
1,5-2
|
Совершенная
|
Белый
|
Излом занозистый, волокнистый. структура с параллельными волокнами и шелковистый блеск, полупрозрачный, обладает эффектом переливчатости
|
Осадочное
|
Ангидрит
|
СaSO4
|
Голубовато-серый, белый с голубым или серым оттенками
|
3,5-3,86
|
Совершенная
|
Белый
|
Непрозрачный или полупрозрачный, редко прозрачный. Блеск стеклянный, на плоскостях с перламутровым отливом. В порошке растворяется в Серной кислоте
|
Осадочное, гидротермальное
|
Барит
|
ВаSO4
|
Белый, серый, желтый, голубой, розовый
|
3,5-3
|
Совершенная
|
Белый
|
Тяжелый, блеск стеклянный, по плоскостям спайности перламутровый. В порошке растворяется концентрированной H2SO4
|
Осадочное, гидротермальное
|
Сульфиды
|
Пирит
|
FeS2
|
Соломенно-желтый, латунно-желтый
|
6,5-6
|
Отсутствует
|
Зеленовато-черный
|
Непрозрачный, блеск металлический, излом неровный
|
Различное
|
Халькопирит
|
CuFeS2
|
Латунно-желтый, золотисто-желтый
|
4-3
|
Отсутствует
|
Серовато-черная с зеленым оттенком
|
Излом раковистый, блеск металлический, темно-желтая или пестрая побежалость
|
Магматическое, метаморфическое
|
Самородные элементы
|
Сера
|
S
|
Желтый с различными оттенками, иногда темно-желтый
|
2-1
|
Отсутствует
|
Почти не дает (порошок слабовато желтый)
|
Очень хрупкая, при трении электризуется. Блеск на гранях алмазный, в изломе жирный, излом раковистый. Легко плавится от спички, горит с выделением характерного запаха SO2
|
Магматическое, осадочное
|
Графит
|
С
|
Железно-черный до темного, стально-серый
|
1
|
Совершенная
|
Черный
|
Блеск металлический, жирный, пачкает руки пишет на бумаге
|
Метаморфическое
|
Листовые силикаты
|
Мусковит
|
KAl2(OH,F)2*
[AlSi3O10]
|
Бесцветный часто с оттенками сероватым, желтоватым зеленоватым
|
3-2
|
Совершенная
|
Не дает
|
Светлый, блеск перламутровый или серебристый, легко расщепляется на пластинки; листочки гибки, упруги; хороший изолятор
|
Магматическое, метаморфическое
|
Биотит
|
K(Fe,Mg)3(OH,F)2*
[AlSi3O10]
|
Черный бурый с различными оттенками
|
3=2
|
Совершенная
|
Белый, серый
|
Черная слюда, легко расщепляется, пластинки гибки, упруги, со стеклянным блеском, просвечивают бурым или зеленоватым цветом
|
Магматическое, метаморфическое
|
Каолинит
|
Al4(OH)8*[Si4O10]
|
Белый, желтоватый или сероватый
|
1,5-1
|
Совершенная
|
Белый
|
Блеск тусклый, жирный на ощупь, липнет к языку, с водой сильно набухает, образует пластичную массу, пахнет глиной
|
Осадочное
|
Тальк
|
Mg3(OH)2*[Si4O10]
|
Бледно-зеленый до белого
|
1
|
Совершенная
|
Белый
|
Тонкие листочки просвечивают, гибки, но слабоупруги. Блеск жирный или стеклянный с перламутровым отливом, огнеупорен, плохо проводит тепло и электричество, жирный на ощупь
|
Метаморфическое
|
Серпентин
|
Mg6(OH)8*[Si4O10]
|
Желтовато-зеленый до темно-зеленого
|
4-2
|
Отсутствует
|
Белый, светло-зеленый
|
Блеск жирный излом неровный, часто содержит прослои хризолит-асбеста , в порошке разлагается в HCl и H2SO4
|
Метаморфическое
|
Калиево-натровые полевые шпаты
|
Микроклин
|
K.(Al.Si3O8)
|
Светло-розовый, буровато-желтый, красновато-белый иногда мясокрасный, светло-серый , зеленый -амазонит
|
6
|
Совершенная
|
белый
|
Отличается от ортоклаза только по углу спайности
|
Магматическое
|
Ортоклаз
|
K.(Al.Si3O8)
|
Светло-розовый, буровато-желтый, красновато-белый иногда мясокрасный, светло-серый
|
6
|
Совершенная
|
белый
|
Обычно непрозрачный, блеск стеклянный на плоскостях спайности слегка перламутровый, излом ступенчатый, хорошо видны плоскости спайности
|
Магматическое
|
Углеродистые соединения
|
Каустобиолиты (Каменный уголь)
|
|
Черный
|
2-2
|
Отсутствует
|
Черный
|
Аморфный, сплошные массы, блеск жирный, горюч
|
Осадочное
|
Асфальт
|
|
Смоляно-черный, буро-черный
|
2-1
|
Отсутствует
|
Коричневый или черный
|
Полужидкий и вязкий до твердого, часто пропитывает породу, пахнет нефтепродуктами, липок, легко плавится и горит
|
Осадочное, продукт окисления нефти
|
Озокерит
|
|
Бурый, желтый, буро-черный
|
1
|
Отсутствует
|
Желтый
|
Непрозрачный, воскоподобный, пластичный, горюч, блеск смоляной
|
Осадочное
|
Обломочные осадочные горные породы
Цель 2 части работы (№ 3.2): научиться определять обломочные осадочные горные породы и описывать их.
Задание 2: изучить коллекцию обломочных пород и составить в отчете контрольное описание не менее 2-5 образцов пород различных наименований.
Методика выполнения работы:
1. Взяв образец горной породы, убедитесь в том, что он имеет обломочное происхождение, т.е. представляет собой продукт механического разрушения каких-то горных пород.
2. По размерам составляющих породу обломков, их окатанности и степени сцементированности установите название породы, пользуясь «Определителями» (приложения Б, В, Г, рисунок 11).
3. Изучив минеральный состав обломков и цемента, а также текстурные особенности породы, составить её описание в таблице.
Указание: описание делать в строчку в следующем порядке: название, цвет, минералогический или литологический состав, структура, текстура и текстурные особенности.
Форма отчётности: отчет на листах формата А4 (приложение М) и контрольное определение 2 образцов с описанием характеристик.
Песчаник средне-крупнозернистый аркозовый с карбонатным цементом (вскипает от HCI). Цвет серовато-желтый, текстура слоистая, чередование слоев более грубого и более мелкого материала, слои толщиной 2 ‑ 3 мм, горизонтальные. В слоях грубого материала встречаются обломки раковин пелеципод.
Алевролит ‑ порода светло-серого цвета, существенно кварцевая плотная, крепкая, тонкослоистая благодаря чередованию слоев, обогащенных слюдой и почти без слюды. От НСl не вскипает. Размер слоев от 1 до 3 мм.
Глинистые горные породы
Цель 3 части работы (№ 3.3): научиться по размокаемости в воде и структуре определять глинистые породы и составлять их описание.
Задание 3: изучить коллекцию пород и составить в тетради описание 3-5 образцов пород, различных по своим особенностям.
Форма отчётности: отчет на листах формата А4 (приложение М) с записями и контрольное описание 2-х образцов. Определение типа грунта по вариантам (приложение К).
Ход выполнения работы
1. Ознакомившись с теорией, внимательно рассмотреть каждый образец, определить его название по «реакции» с водой (глина или аргиллит).
2. Изучить цвет породы, его оттенки, равномерность окраски по объёму образца. По цвету, размокаемости в воде, реакции с кислотой и прочим признакам определить основной состав породы и имеющиеся примеси. При затруднениях указывать на предположительность выводов.
3. Определить примерный размер частиц, наличие более крупнозернистых фракций, их относительное количество, назвать структуру, внести, если нужно, добавление в название породы (например, название – глина песчанистая, соответственно структура песчано-пелитовая, или псаммо-пелитовая).
4. Изучить текстуру и текстурные особенности образца. Определить вид слоистости (горизонтальная, косая и т.д.), определяющие её особенности (слоистость вызвана неоднородностью окраски, неравномерным содержанием структурных примесей и т.п.), толщину слоёв, возможное наличие в породе трещин. Все эти характеристики определяются для аргиллита или кусковой глины. Для рыхлых разностей обломочных пород текстуру можно наблюдать только в естественных слоях (в обнажениях).
5. Составить и записать в отчет результаты наблюдения в следующем порядке: название породы, цвет, основной минеральный состав и примеси, структура, текстура и текстурные особенности. Выполнить определение типа грунта по вариантам (приложение) и записать результаты в отчет.
Описание образцов:
Глина серого цвета, тугопластичная, однородная, с неровный шероховатым изломом: от НСI не вскипает, раскатывается в рвущуюся нить: содержит углефицированные остатки растений.
Глина серовато-белая, пластичная, вязкая, хорошо режется ножом, часто с блестящими поверхностями скольжения: излом неровный, иногда скорлуповатый: от HCI не вскипает, раскатывается в тонкую нить (тонкодисперсная).
Определение типа грунта. После отстаивания в мензурке в течение 2 суток первоначальный объем глинистого грунта с 5 см3 увеличился до 6,3 см3 . Приращение объема грунта, отнесенное к 1 см3 первоначального объема, равно (6,3 -5,0) : 5 = 0,26.
При коэффициенте набухания, равном 22,7, по приведенной таблице получим содержание частиц диаметром менее 0,005 мм, равное 22,7 · 0,26 ≈ 6%. На основании приложения Е по гранулометрической классификации грунт соответствует супеси.
Угол естественного откоса сыпучих грунтов. Пластические свойства глинистых пород
Цель 4 части работы (№ 3.4): познакомиться с понятием угла естественного откоса и определением сопротивляемости сдвигу глинистых грунтов.
Задание 4: ознакомиться с понятиями и простейшими методами исследований; выполнить расчет в соответствии с экспериментальными данными по варианту (приложение Л).
Форма отчётности: пояснительная записка, расчеты, графики, отчет на листах формата А4 (приложение М).
Ход выполнения работы 1. Ознакомиться с общими теоретическими положениями и методом расчетов.
2. Определить по экспериментальным данным (приложение К) значения угла внутреннего трения и сопротивляемости сдвигу образца породы. Построить графики их зависимости от нормального напряжения и влажности.
Результаты сдвиговых испытаний приведены в таблице. По этим данным был построен график зависимости сдвигающего усилия от нормального давления.
Нормальное давление, кгс/см2
|
Касательное напряжение, кгс/см2
|
0,5
|
0,56
|
1,0
|
0,77
|
1,5
|
0,99
|
2,0
|
1,20
|
График зависимости сдвигающего усилия от нормального давления
Рисунок 1 ‑ График зависимости сдвигающего усилия от нормального давления
Угол внутреннего трения φ и удельное сцепление c, МПа, рассчитываются по формулам, полученным обработкой экспериментальных точек τ = f(σ) методом наименьших квадратов, или определяют по графику τ = f(σ), проводя прямую наилучшего приближения к экспериментальным точкам:
где  – опытные значения сопротивлению срезу, определенные при различных значениях нормальных напряжений  и относящиеся к отдельному монолиту грунта (при n≥ 3) или одному инженерно-геологическому элементу;
n – число испытаний.
При проведении расчетов угол внутреннего трения определяют с точностью до 1°, удельное сцепление с точностью до 1кПа.
Подставляем численные значения, получаем:
 |
Скачать 43.12 Kb.