Российская федерация министерство сельского хозяйства РФ
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ СМЕШАННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Осадочные породы смешанного происхождения образуются при совпадении нескольких процессов осадконакопления. В этих случаях могут образовываться породы обломочно-хемогенные или органогенно-хемогенные, а иногда даже обломочно- органогенно-хемогенные. Таблица описания и определения осадочных горных пород № Происхождение Структура Текстура Цвет, реакция с HCl Исходная порода Название Примечание 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Обломочная Обломочн. сцементир. из неокат. обломков массивная Серый, активный, реакция отсутствует Щебень, дресва брекчия Отделочный, облицовочный материал 2. Обломочная Несцементир ов, пелитовал Пористая Серовато- коричневая активная, реакция с HCl Глина Алеврит В строительстве 3. Обломочная Обломочная сцементиров. Массивная Коричневы й, нет реакции Песок Песчанник Шлифовка, заточка 4. Хемогенная Афанитовая Полосчатая Розовато- бежевый нет реакции Фосфори соединени я фосфорит Химическое промышленное удобрение 5. Органогенная Плотино- кристал. Массивная Серая, активная реакции нет Креминис тое в-во вулкпроис х-я Яшма Облицовка, отделка 6. Хемоген Кристал. Массив. Белая, активная реакции нет Сернисто- кислая гологен. порода Гипс Строительство, отделочн. материал 20 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 Определение и описание метаморфических горных пород Цель работы: По внешним признакам и особенностям строения научиться различать метаморфические породы. Оборудование: Коллекция пород, таблица описания пород. Общие сведения: Метаморфические горные породы образуются из магматических и осадочных в процессе метаморфизма. Метаморфизм относится к процессам эндогенным и происходит за счет внутренней энергии земли. При метаморфизме породы претерпевают существенные структурные и текстурные изменения за счет высокого давления, высокой температуры и химически активных элементов, выделяющихся в глубоких зонах земной коры из расплавленной магмы. Породы при этом не переходят в расплавленное состояние. Степень метаморфизма определяется величиной давления и температуры. Чем выше температура и больше давление, тем значительнее изменения, происходящие в материнской породе, и выше степень метаморфизма. Обычно выделяют три степени метаморфизма: начальную, среднюю и высокую. По преобладанию тех или иных факторов в ходе преобразования выделяется: 1. Региональный метаморфизм 2. Динамаметаморфизм 3. Контактовый метаморфизм 4. Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм Текстура: Высокие давления в условиях повышенной температуры вызывают прежде всего изменение текстурных особенностей горных пород. Под действием больших давлений горные породы уплотняются, а кристаллы минералов, слагающие их, поворачиваются наибольшей поверхностью перпендикулярно действующему давлению, что создает характерную для метаморфических пород ориентированную текстуру. Следовательно, все метаморфические породы имеют плотную текстуру. По расположению в породе отдельных структурных элементовнаиболее характерными текстурами метаморфических пород являются: слоистая (гнейсовая), которая характеризуется ориентировкой таблитчатых минералов в одном направлении. При значительной толщине слоев различного минерального состава текстура носит название полосчатой илиленточной. Если слои в процессе метаморфизма смяты в складки, то текстура называется полосчатой; сланцеватая, которая характеризуется ориентированным положением таблитчатых и чешуйчатых минералов, породы приобретают способность при механическом воздействии или выветривании раскалываться по плоскостям на пластинки или плитки; однородная, с неориентированным расположением кристаллов, которая возникает в породах при отсутствии ориентированного одностороннего давления. Структура: Структура метаморфических пород возникает в результате вторичной перекристаллизации вещества в твердом состоянии. Все метаморфические породы имеют кристаллическую структуру. При слабой степени метаморфизации породы могут иметь скрытокристаллическую структуру или переходную структуру с отдельными участками кристаллического строения. 21 По величине кристаллов различают структуры: крупнокристаллическая, с размером кристаллов более 5 мм; среднекристаллическая, с размером кристаллов от 5 до 1 ,м,м; мелкокристаллическая, с размером кристаллов менее 1 мм. Поскольку рост кристаллов при вторичной перекристаллизации в твердом состоянии затруднен по сравнению с кристаллизацией из магматических расплавов, то в большинстве случаев метаморфические породы бывают равнокристаллическими с неявно выраженной формой отдельных кристаллов. Минералогический состав: Метаморфические горные породы могут быть полиминеральными и мономинеральными. Они состоят из минералов устойчивых в условиях высоких температур. К ним относятся большинство минералов магматических пород: кварц, полевые шпаты, мусковит, биотит, роговая обманка, авпит, магнетит, а также один из минералов осадочных пород — кальцит. Кроме того, в условиях метаморфизма образуются минералы, которые характерны только для метаморфических пород. К такимминералам относится хлорит, серицит, тальк, серпентин, гранат, графит и др. Классификация: Основным диагностическим признаком метаморфических пород является их химический и минералогический состав, формирующийся в различных стадиях метаморфизма. Все химические классификации метаморфических пород очень большие и сложные. Более простой для лабораторного определения метаморфических пород является классификация по текстурным признакам, которая приведена в таблице- определителе. ОПИСАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД Группа гнейсов: Ортогнейс образуется при метаморфизме кислых и средних магматических горных пород. Структура полнокристаллическая, крупно и среднекристаллическая. По минералогическому составу аналогичен граниту. Состоит из ортоклаза, кварца, роговой обманки, авгита и биотита с примесью акцессорных минералов. Цвет – пестрый, розовый. От гранита и сиенита отличается СЛОИСТОЙ текстурой. Плагиоклазовый гнейс образуется при метаморфизме магматических пород. Структура полнокристаллическая, средне и мелкокристаллическая. Текстура плотная, слоистая, иногда ленточная или слойчатая. По минералогическому составу аналогичен магматическим породам. Состоит из плагиоклаза, кварца, роговой обманки авгита и биотита с примесью акцессорных минералов. Цвет – пестрый, светлосерый. От гранита и диорита отличается слоистой текстурой. Парагнейс образуется при высокой степени метаморфизма осадочных пород: глин и песчаников. Структура полнокристаллическая, средне и мелкокристаллическая. Текстура сплошная слоистая, иногда ленточная или плойчатая. По минералогическому составу аналогичен плагиоклазовому гнейсу. От последнего отличается большим содержанием темноцветных минералов: биотита, авгита, роговой обманки и меньшим содержанием полевых шпатов. Цвет - пестрый, темно-серый. Метаморфические породы 22 обладают кристаллической структурой, особенно характерны листовая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая формы зерен, реже зернисто-кристаллические породы. Группа сланцев: Хлористый сланец образуется в начальной стадии метаморфизма из осадочных и магматических пород. Состоит в основном из хлорита с примесью кристаллов кварца, иногда чешуек талька. Структура кристаллическая. Текстура плотная сланцеватая. Цвет зеленый. Легко царапается ножом. Тальковый сланец образуется в начальной стадии метаморфизма из основных и ультраосновных магматических пород. Состоит из талька с примесью кристаллов кварца и чешуек хлорита. Структура кристаллическая. Текстура плотная, сланцеватая. Порода мягкая, легко царапается ногтем. Из-за мягкости талька сланцеватость текстуры часто выражена слабо. На ощупь порода жирная, мыльная. Цвет светло-зеленый, светло-серый, серебристый. Глинистый сланец образуется в начальной стадии метаморфизма как первый этап метаморфического изменения ГЛИНИСТЫХ пород: алевролитов и аргиллитов. Состоит в основном из глинистых минералов с примесью кристаллов кварца, чешуек серицита и хлорита. Структура тонкозернистая с отдельными участками кристаллического строения, или скрытокристаллическая. Текстура плотная, сланцеватая. Цвет различный, зависящий от цвета исходной глинистой породы. От аргиллитов отличается более отчетливо выраженной сланцеватостью. Глинистые сланцы легко раскалываются по гори- зонтальным плоскостям на плитки с матовой поверхностью. Филлит образуется в начальной стадии метаморфизма как последующий этап изменения глинистых сланцев. Увеличение давления и температуры приводят к полной 'перекристаллизации глинистого вещества и появлению обильных чешуек хлорита и серицита. Структура кристаллическая. Текстура плотная сланцеватая. Состоит из тонкочешуйчатых кристаллов глинистых минералов, серицита, хлорита и кварца. Окраска филлита связана с цветом исходных глинистых сланцев и с цветом преобладающих минералов. От глинистых сланцев отличается шелковистым серебристым блеском по плоскостям сланцеватости. Слюдяной сланец образуется на средней стадии метаморфизма как последующий этап метаморфического измененля глинистых сланцев и филлитов. Состоит из биотита, мусковита, кварца с примесью полевых шпатов и гранатов. Структура кристаллическая, чаще крупно и среднекристаллическая. Текстура плотная сланцеватая, иногда плойчатая. Цвет в основном серый, варьирует в широких пределах в зависимости от соотношения светлой и темной слюды. Группа пород с однородной текстурой: Мрамор образуется в процессе метаморфизма из осадочных карбонатных пород. Структура кристаллическая, мелко и среднекристаллическая. Текстура плотная однородная, По минералогическому составу мономинерален, состоит в основном из кальцита, поэтому бурно реагирует с НС1. В качестве примеси могут встречаться доломит, магнезит, кварц, графит, хлорит. Цвет у чистого скульптурного мрамора белый. В то же время мрамор в зависимости от примесей может быть различного цвета: от серого до черного, зеленоватого, розового, красного, желтого, кремового и т. д. Широко распространены породы, обладающие пестрой пятнистой окраской. Это обусловлено проникновением красящих растворов по многочисленным трещинам и внутренним пустотам. 23 Кварцит образуется при средней и высокой степени метаморфизма кремнистых и песчанистых пород. Структура кристаллическая, средне и мелкокристаллическая с плохо выраженной формой кристаллов кварца. Текстура плотная, однородная. Часто сохраняется реликтовая слоистая и косослоистая текстура. По минералогическому составу мономинерален. Состоит в основном из кварца. В качестве примесей могут встречаться хлорит, гематит, лимонит, гранат, полевой шпат. Цвет светло-серый, серый, коричневый, красновато-коричневый. От песчаника отличается более высокой проч- ностью и характером излома. Таблица-определитель метаморфических пород Текстура Структура Название породы Минералогический состав Цвет и характерные признаки Слоистая плотная Полнокристалл ическая Ортогнейс Ортоклаз, кварц, роговая обманка, биотит, авгит Пестрый, розовый Плагиоклазовый гнейс Плагиоклаз, кварц, роговая обманка, биотит, авгит Пестрый темно-серый Парагнейс Плагиоклаз, кварц, роговая обманка, биотит, авгит Темно-серый Сланцеватая плотная Поликристалли ческая Хлоритовый сланец Хлорит, кварц Зеленый Тальковый сланец Тальк, кварц Светло-зеленый, серый, мыльный на ощупь Слюдяной сланец Биотит, кварц, мусковит Белый, серый, черный с ярким слюдяным блеском Скрытокристал лическая Филлит Глинистые минералы, серицит, кварц Серый, черный со слабым слюдяным блеском Глинистый сланец Глинистые минералы Цвет зависит от цвета исходной глины. Матовый блеск по сланцеватости Однородная плотня Мелкокристал лическая Мрамор Кальцит Цвет различный. Бурно вскипает от HCl Полнокристалл ическая Кварцит Кварц Цвет различный. Не вскипает от HCl, очень прочный Инженерно-строительные свойства: Метаморфические горные породы обладают жесткими кристаллизационными связями между минеральными зернами, что определяет их большую прочность на сжатие и разрыв. Наиболее прочными среди метаморфических пород являются породы с однородной текстурой: мрамор и кварцит. Предел прочности их на сжатие изменяется от 1000 кгс/см 2 до 5000 кгс/см 2 . Эти породы наиболее устойчивы и в отношении выветривания. 24 Слоистые и, особенно, сланцеватые породы обладают ясно выраженной анизотропностью механических свойств. В среднем прочность гнейсов на сжатие перпендикулярно слоистости изменяется от 1500 кгс/см 2 до 3000 кгс/см 2 . Возникающие в процессе метаморфизма трещины в гнейсах обычно бывают заполнены различными слоями, поэтому ах прочность незначительно уменьшается по направлению слоистости. Гнейсы легко и быстро выветриваются. Наибольшей стойкостью против выветривания обладают кварцевые гнейсы. При увеличении содержания полевых пшатов и биотита уменьшается способность гнейсов сопротивляться выветриванию. Наименее прочными и сильно анизотропными в отношении механических свойств являются сланцы. Предел прочности их на сжатие перпендикулярно слоистости изменяется. В очень широких пределах от 2000 кгс/см 2 до 100 кг/.см 2 . Среди сланцев наибольшей 'прочностью 1000 кгс/см 2 — 2000 кгс./.см 2 обладают слюдяные сланцы. Прочность хлоритовых и тальковых сланцев редко достигает 1000 кгс/см 2 и чаще лежит в пределах 200—600 кгс/см 2 . Наименее прочными среди сланцев являются филлиты и глинистые сланцы, предел прочности на сжатие которых менее 200 кгс/см 2 . В направлении по сланцеватости прочность на сжатие всех сланцев очень незначительна. Все сланцы очень неустойчивы в отношении выветривания и образуют на склонах рыхлые осыпи, состоящие из мелкой щебенки. Наиболее широкое применение в строительстве имеют мрамор и кварцит из-за их большой прочности и устойчивости против выветривания. Интенсивное выветривание сланцев ограничивает использование их в качестве оснований сооружений, несмотря на их значительную прочность. Таблица описания метаморфических пород № Структура Текстура Тип метаморфизм а Исходная порода Название Примечание 1 2 3 4 5 6 7 1. Зернистая кристаллическая Беспоряд. региональный известняк Мрамор облицовочные 2. Зернисто- кристаллическая Массивн. региональный песчаник кварцит В строительстве в качестве щебня 3. слоистая Массивн. локальная известняк Скарн. Облицовка 4. Зернисто- кристаллическая Массив. региональный Основ. магматически е породы Гнейс В строительстве 5. Крупнокристалли- ческая полосчатые локальные Ультра основные серпентинит Огнеупорный материал 25 ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 Определение плотности глинистого грунта (метод режущего кольца) Плотностью грунта называется масса единицы его объема ненарушенной структуры и естественной влажности. Для определения плотности в данной работе устанавливается масса грунта в известном объеме. Эта характеристика используется в фундаментостроении при определении расчетного давления на основание, напряжений от собственного веса грунта, давления на ограждающие конструкции, расчета устойчивости откосов и т.д. Необходимое оборудование и материалы: o режущее кольцо (грунтоотборная гильза) с направляющим цилиндром; o нож; o стекло, весы с разновесами; o монолит грунта. Ход работы: 1. Записать данные об объеме и массе кольца в таблицу результатов определения плотности грунта. 2. Монолит грунта вскрывается путем удаления парафиновой заливки с его торца. 3. На зачищенную поверхность грунта в средней части монолита устанавливается режущее кольцо с направляющим цилиндром. Плавным надавливанием на толкатель кольцо погружается в монолит на глубину 0,5-1 см. Направляющий цилиндр снимается с кольца, и грунт по внешнему периметру кольца подрезается ножом до режущей кромки (рис. 1, а). 4. Цилиндр вновь устанавливается на кольцо и новым надавливанием на толкатель погружается в монолит на следующие 0,5-1 см и т.д. Погружение прекращается, когда грунт заполнит кольцо и выйдет на 1-2 мм выше кольца. 5. Грунт ниже кольца подрезается «на конус» (рис. 1, б). Образец извлекается из монолита. 6. «Конус» осторожно срезается ножом от центра образца к периметру, а затем поверхность грунта зачищается вровень с краями кольца. При этом режущую кромку ножа следует держать перпендикулярно к плоскости кольца и периодически очищать от грунта. Мелкие раковины зашпаклевать (без нажима) грунтом. 7. Кольцо с грунтом помещается зачищенной стороной на стекло и производится зачистка грунта с другой стороны. 26 8. Кольцо вместе с грунтом взвешивается с точностью до 0,01 г. Вычисление плотности производится с точностью до 0,01 г/см 3 . Результаты опытов заносятся в таблицу 1. Таблица 1. Форма записи результатов определения плотности грунта Объем кольца (грунта) V, см 3 Масса кольца m 1 , г Масса кольца с грунтом m 2 , г Масса грунта m 1 – m 2 , г Плотность грунта ρ, г/см 3 Результат: плотность грунта __ __________ V m m ρ 1 2 г/см 3 . режущее кольцо монолит грунта а) б) Рис. 1. Схема погружения режущего кольца в грунт |