Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Интересное:
Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Дисциплины:
2017-08-07 | 79 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Установление возраста горных пород необходимо для оценки их свойств и определения положения среды других пород. Вся геологическая документация, в частности геологические карты и разрезы, требуют применения показателей возраста пород. Различают абсолютный и относительный возраст горных пород.
Абсолютный возраст – это продолжительность существования («жизни») породы, выраженная в горах. Для его определения применяют методы, основные на использовании процессов радиоактивных превращений, которые имеют место в некоторых химических элементах (уран, калий, рубидий и т.д.), входящих в состав пород. Так, зная, какое количество свинца образуется из 1 г урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст минерала и той горной породы, в которой он находился. Абсолютные значения возраста горных пород приведены в геохронологической шкале (табл.).
Геохронологическая шкала Земли
Эры | Периоды (системы) | Индексы периодов | Типичные организмы | Абсолютный возраст, млн. лет |
Кайно-зойская Kz | Четвертичный Неогеновый Палеогеновый | Q N P | Человек, млекопитающие, цветковые растения | 1,5-2 90-95 |
Мезо-зойская Mz | Меловой Юрский Триасовый | K J T | Головоногие Моллюски, пресмыкающиеся | 550-570 |
Палео-зойская Pz | Пермский Каменноугольный (карбон) Девонский Силурийский Ордовикский Кембрийский | P C D S O | Амфибии и споровые Рыбы, пленочные Первые беспозвоночные | 600-620 400-410 >1500 |
Современный четвертичный период имеет деление на эпохи, обозначенные римскими цифрами – QI,QII,QIII и QIV. Кроме того, перед индексом Q ставят знаки, обозначающие генезис пород, например, аQIII – породы аллювиального (речного) происхождения, еоQIV – эолового (ветрового) генезиса.
|
Относительный возраст позволяет определять возраст пород относительно друг друга, т.е. устанавливать, какие породы древнее, какие моложе. Для установления относительного возраста используют два метода: стратиграфический и палеонтологический.
Стратиграфический метод применяют для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием пластов. При этом считают, что нижележащие слои (породы) являются более древними, чем вышележащие.
Палеонтологический метод позволяет определять возраст осадочных пород по отношению друг к другу независимо от характера залегания слоев и сопоставлять возраст пород, залегающих на различных участках. В основу метода положена история развития органической жизни на Земле. Животные и растительные организмы развивались постепенно, последовательно. Остатки вымерших организмов захоронялись в тех осадках, которые накапливались в тот отрезок времени, когда они жили.
Зная последовательность и период жизни вымерших организмов, по их остаткам можно определить относительный возраст слоев осадочных пород.
Лекция №2
Минеральный и петрографический состав земной коры
1. Определение понятия «Минерал»
2. Процессы минералообразования
3. Основные свойства минералов
4. Классификация минералов
Земная кора сложена горными породами. Минералы входят в состав горных пород, хотя иногда создают и свои отдельные скопления. Минералы изучает наука минералогия, а горные породы - петрография.
Вопрос 1.
Минералы
Минералами называются природные химические соединения, возникающие в результате различных процессов, протекающие в земной коре. Минералы являются составными частями горных пород и руд, они отличаются друг от друга по химическому состав и физическим свойствам (цвет, плотность, твердость, блеск и т.д.).
В природе насчитывается около 4000 минеральных видов и примерно такое же количество их разновидностей. Практическое значение минералов огромно. Нет ни одной отрасли промышленности, где бы ни использовались те или иные полезные ископаемые, состоящие из различных минералов.
|
Некоторые минералы сами по себе представляют ценные полезные ископаемые и применяются в народном хозяйстве в естественном виде, например слюды, алмаз, сера, кварц, каменная соль и т.д. Значительная часть минералов содержит в себе ценные компоненты, которые извлекаются из них путем технологической обработки и используются в промышленности и сельском хозяйстве. Так получают практически все металлы, многие виды химического сырья, удобрения и др. Ряд минералов используется как драгоценные и поделочные камни, абразивные и строительные материалы и т.п.
Каждый минерал образуется в конкретных физико-химических условиях и характеризуется определенными пределами устойчивого состояния. В случае резкого повышения или понижения температуры, давления и концентрации химически активных компонентов минералы подвергаются изменениям, которые могут привести или к разрушения последних, или к замещению их другими минералами, устойчивыми в новых термодинамических условиях.
Вопрос 2.
Происхождение минералов
Условия, в которых образуются минералы в природе, отличаются большим разнообразием и сложностью. Все многочисленные процессы, в результате которых происходит образование (генезис) минералов, можно разделить на три большие группы.
Эндогенные процессы, происходящие внутри Земли и связанные с магматической деятельностью. Минералообразование протекает в условиях высоких температур и больших давлений. Эти процессы весьма сложны и большей частью недоступны непосредственным наблюдениям (за исключением вулканических процессов).
Образование минералов происходит в результате застывания силикатного расплава, называемого магмой. С точки зрения физической химии, магма представляет собой многокомпонентную силикатную систему, содержащую газовую фазу. В магме может находиться в растворенном состоянии до 8-10% газовой фазы (летучих компонентов).
Предполагается, что химические элементы находятся в расплаве в виде комплексных анионов [SiO4], [AlO4], [AlSiO4], [AlSi3O8] и свободных катионов металлов (Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ и т.д.).
|
Что касается газовой фазы, то она представлена в большей или меньшей степени диссоциированной водой, а также СО2, СН4 и др.
Таким путем образуются, например, кварц и различные силикаты. Эндогенные минералы обычно плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кислотам и щелочам.
Экзогенные процессы совершаются на поверхности земной коры.При этом процессе минералы формируются на суше и водной среде. В первом случае их образование связано с процессом выветривания, т.е. с разрушительным воздействием воды, агрессивных сред, колебаний температуры на эндогенные минералы. Так образуются глинистые минералы (каолин, гидрослюда и др.), различные железистые соединения (сульфиды, оксиды и др.). Во втором случае минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов (галит, сильвин и др.). В экзогенных процессах ряд минералов образуется также за счет жизнедеятельности различных организмов (опал и др.).
Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В большинстве случаев они имеют низкую твердость, активно взаимодействуют с водой или растворяются в ней.
Метаморфические процессы заключаются в глубоком преобразовании ранее сформировавшихся минералов вследствие изменения физико-химических условий (температуры, давления и концентрации химически активных компонентов). Под воздействием высоких температур и давлений, а также магматических газов и воды на некоторой глубине в земной коре происходит преобразование (метаморфизм) минералов и горных пород, ранее образовавшихся в экзогенных процессах. Минералы изменяют свое первоначальное состояние, перекристаллизовываются, приобретают плотность, прочность. Так образуются многие минералы-силикаты (роговая обманка, актинолит).
Следует указать, что в природе нет четких границ между всеми названными процессами, они тесно между собой связаны. Примером минералообразования, связанным с развитием одновременно нескольких процессов, может служить осадконакопление на дне морей и океанов при подводных извержениях вулканов. Естественно, что при этом образуется осадочная порода, но вместе с типично осадочным материалом она состоит в значительной степени из пепла, а слои осадочных пород часто перемежаются с потоками лав. Таковы, например, осадочно-вулканогенные образования.
|
Вопрос 3.
Основные свойства минералов
Минералы обладают кристаллической структурой или бывают аморфными. Большинство минералов имеет кристаллическое строение, в котором атомы расположены в строго определенном порядке, создавая пространственную решетку. Благодаря этому многие минералы имеют вид правильных многогранников (кристаллов). Примером может служить кварц.
Аморфные кристаллы не имеют кристаллической структуры и для них характерна неправильная внешняя форма (опал).
Каждый минерал имеет ту или иную форму, цвет, может быть легким или тяжелым, характеризуется определенным блеском, чертой, т.е. отличается внешними признаками, по которым, в первом приближении, он и опознается, т.е. определяется макроскопически (визуально).
Все физические свойства минералов связаны с их внутренним строением. Разберем последовательно главнейшие физические свойства минералов и определяющие их факторы. Главнейшими из них являются: внешняя форма, оптические характеристики (цвет, блеск, прозрачность), показатели твердости, спайности, излом, плотность.
Внешняя форма минералов разнообразна. Минералы могут иметь изометрическую форму, примерно одинаково развитую во всех трех направлениях (галит, пирит); вытянутую в одном направлении, призматическую, игольчатую (кварц, асбест); вытянутую в двух направлениях, плоскую, листоватую, чешуйчатую (слюда, графит). В природных условиях они чаще всего приобретают неправильные очертания. Хорошо ограненные кристаллы встречаются сравнительно редко. Для многих минералов характерны также формы землистого облика, агрегатных скоплений (дендриты, натечные формы) и др.
Цвет для очень многих минералов строго постоянен. Их условно разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс и др.) и темные (роговая обманка, авгит и др.).
Блеск - способность поверхности минералов отражать в различной степени свет. Блеск может быть металлическим и неметаллическим, который в свою очередь может быть стеклянным (силикаты), жирным (тальк), шелковистым (асбест) и т.д.
Прозрачность – способность минералов пропускать цвет. Минералы могут быть прозрачными (кварц, мусковит); полупрозрачными (гипс, халцедон); непрозрачными (пирит, графит).
Твердость - способность минералов противостоять внешним механическим воздействиям. Каждому минералу присуща определенная твердость, которая ориентировочно оцениваться по 10-бальной шкале Мооса (табл.1).
Таблица 1
Твердость минералов
Эталонные минералы | Твердость по шкале Мооса | Число истинной твердости, МПа | Визуальные признаки | Твердость по группам минералов |
Тальк Гипс Кальций Флюорит Апатит Ортоклаз Кварц Топаз Корунд Алмаз | Чертится ногтем то же то же то же то же царапает стекло то же режет стекло то же то же | мягкие то же средней твердости то же то же твердые то же очень твердые то же то же |
|
Спайность - способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием плоскостей раскола. Это свойство обусловлено внутренним строением кристаллов и не зависит от их внешней формы.
Излом характеризует поверхность излома и раскалывания минералов. Различают излом по спайности (кальцит), раковистый (кварц), землистый (каолинит) и др.
Цвет черты. Одним из физических признаков минералов является цвет черты, который определяется следом, оставленным минералом на неглазурованной фарфоровой пластинке. Очень часто он не совпадает с цветом определяемого минерала. Так, темно-серый гематит дает характерную вишнево-красную черту; ярко желтый халькопирит - темно-серую с зеленоватым оттенком и т.д.
Плотность минералов различна и колеблется в пределах от 0,6 до 19 г/см3. Наиболее распространенные значения плотности находятся в пределах от 2,5 до 3 г/см3.
Каждый минерал характеризуется определенным химическим составом. В отдельных случаях можно встретить минералы сходного химического состава, но и в этом случае они обязательно имеют различное внутреннее строение, а, следовательно, и различную внешнюю форму.
Химический состав кристаллических минералов выражается кристаллохимической формулой, которая одновременно показывает количественные соотношения элементов и характер их взаимной связи в пространственной решетке. Примерами таких формул минералов являются: каолинит - Al2[Si4O10](OH)8, авгит - Ca(Mg, Ge, Al)x[(Si, Al)2O6]. Химическая формула аморфных минералов отражает только количественное соотношение элементов.
В составе многих минералов экзогенного происхождения содержится вода. Молекулярная вода не участвует в строении пространственной решетки и ее удаление лишь обезвоживает минерал. Например, после нагревания гипса CaSO4×2H2O остается CaSO4, называемый ангидритом. Химически связанная вода в виде (ОН) входит в пространственную решетку, например глинистых минералов, и ее удаление приводит к разрушению минералов.
Вопрос 4.
Классификация минералов
Классификационной единицей в минералогии служит минеральный вид. Одно из определений минерального вида было дано акад. В.С.Соболевым, который к минеральным видам относит природные соединения, имеющие однотипную структуру и состав, изменяющийся в определенным пределах.
Все минералы разделяют на 10 классов (табл.2).
Таблица 2
Классы минералов и типичные для них минералы
Класс | Минералы | Класс | Минералы |
Силикаты Карбонаты Оксиды Гидроксиды Сульфиды | Ортоклаз K[AlSi3O8] Кальцит СаСО3 Кварц SiO2 Опал SiO2×nH2O Пирит FeS2 | Сульфаты Галоиды Фосфаты Вольфрамиты Самородные элементы | Гипс СаSO4×H2O Галит NaCl Апатит Ca5(F,Cl)[PO4]3 Вольфрамит (Fe,Mn)WO4 Алмаз С |
В земной коре содержится более 7000 минералов и их разновидностей. Большинство из них встречаются редко и лишь немногим более 100 минералов встречаются часто и в достаточно больших количествах входят в состав тех или иных горных пород. Такие минералы называют породообразующими.
Ниже дается краткая характеристика основных классов минералов, которые имеют наибольшее распространение в земной коре и краткая характеристика основных породообразующих минералов этого класса.
Силикаты - наиболее многочисленный класс, включающий до 800 минералов, являющихся основной составной частью большинства магматических и метаморфических пород. Среди силикатов выделяют группы минералов, характеризующиеся некоторой близостью состава и строения - полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды, а также оливин, тальк, хлориды и глинистые минералы. Все они по своему составу алюмосиликаты.
Полевые шпаты по химическому составу представляют собой алюмосиликаты - соединения кремнезема с оксидом алюминия и оксидами щелочных металлов K2O, Na2O, CaO. Они широко распространены среди минералов земной коры. Количество их по весу составляет 50%. Полевые шпаты имеют плоскости спайности, легко раскалываются по этим плоскостям и отличаются различной окраской. По характеру спайности полевые шпаты делят на ортоклазы и плагиоклазы. Ортоклазы K2O×Al2O3×6SiO2 прямо раскалывающиеся минералы; плагиоклазы - изоморфная смесь альбита или натриевого полевого шпата Na2O×Al2O3×6SiO2 и анорита или кальциевого шпата СаО×Al2O3×2SiO2. Полевые шпаты имеют Rсж. = 120-170 МПа, плотность от 2,5 т/м3 (ортоклаз) до 2,76 т/м3 (снорит). Полевые шпаты нестойки против выветривания. Продуктами выветривания являются алюмосиликаты, в частности каолинит ×Al2O3×2SiO2×2H2O, входящий в состав глин, а иногда и кальцит CaCO3.
Полевые шпаты являются основными породообразующими минералами изверженных пород.
Физические свойства плагиоклазов – цвет белый, серый; блеск – стеклянный; спайность совершенна в двух направлениях; твердость 6-6,5; плотность 2,62 (альбит) – 2,7 (анортит).
К железисто-магнезиальным минералам относятся пироксены, роговая обманка и оливин (Mg×Fe)× SiO4. Эти минералы имеют сложный химический состав, в основном это силикаты магния, железа и входят преимущественно в состав изверженных горных пород.
Физические свойства оливина – цвет желтый; блеск стеклянный; излом раковистый; спайность несовершенная; твердость 6-7; плотность 3,3-4,3.
Слюды - водяные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Их делят на два вида: биотит и мусковит. Мусковит - калиевая слюда K2O×Al2O3×6SiO2×2H2O, плотностью g0 = 2,76-3,1 т/м3, светлая тугоплавкая, химически стойкая. Биотит - железисто-магнезиальная слюда K2O×(Mg×Fe)×O×Al2O3×6SiO2×2H2O очень темного цвета, плотностью 3,02-3,12 т/м3. Слюды легко расщепляются на тонкие пластинки. Биотит входит в состав многих изверженных горных пород, выветривается быстрее, чем мусковит. Последний встречается в изверженных и осадочных горных породах.
Физические свойства биотита – цвет темно-бурый до черного; блеск стеклянный; спайность совершенная; твердость 2-3; плотность 3-3,1.
Физические свойства мусковита – бесцветен; блеск стеклянный; спайность весьма совершенная; твердость 2-3; плотность 2,7-2,8.
Каолинит - представляет собой водный силикат алюминия Al2O3×2SiO2×2H2O. Отдельные пластинки и чешуйки его бесцветные, а сплошная масса может иметь белый, желтоватый, буроватый и голубовато-зеленый цвета.
Физические свойства каолинита – цвет белый; блеск матовый; спайность весьма совершенная; твердость 1; плотность 2,6.
Карбонаты. К ним относится более 80 минералов. Наиболее распространены кальцит, магнезит, доломит. Происхождение карбонатов в основном экзогенное и связано с водными растворами. В контакте с водой они немного снижают свою механическую прочность; хотя и слабо, но растворяются в воде, разрушаются в кислотах.
Кальцит СаСО3 (известковый шпат) является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. Кальцит образует крупно-, средне- и мелкозернистые породы.
Физические свойства кальцита – цвет молочно-белый; спайность совершенная по ромбоэдру; бурно выделяет СО2 при действии соляной кислоты; твердость 3; плотность 2,6-2,8.
Магнезит MgCO3, в отличии от кальцита встречается в природе значительно реже, он имеет несколько большую твердость и меньшую растворимость, чем кальцит.
Физические свойства магнезита – цвет белый; блеск стеклянный; спайность у кристаллического магнезита совершенная по ромбоэдру; без нагревания в соляной кислоте не вскипает; твердость 4-4,5; плотность 2,9-3,1.
Доломит MgCO3×СаСО3 - минерал по химическому составу представляет собой двойную углекислую соль магния и кальция. По физическим свойствам он аналогичен магнезиту.
Физические свойства доломита – цвет белый; блеск перламутровый; с соляной кислотой без нагревания реагируют слабо; спайность совершенная; твердость 3,5-4; плотность 2,8-2,9.
Оксиды и гидроксиды. Эти два класса объединяют около 200 минералов, на их долю приходится до 17% всей массы земной коры. Наибольшее распространение имеют кварц, опал и лимонит.
Кварц по химическому составу представлен диоксидом кремния SiO2. Это наиболее распространенный минерал земной коры, находящийся в природе в виде самостоятельной горной породы или входящий в состав полиминеральных горных пород. Rсж. = 2000 МПа. Кварц стоек к действию кислот, за исключением плавиковой и обладает высокой атмосферостойкостью. При температуре 18-200С не реагирует с известью Ca(OH)2, но в среде насыщенного пара и при температуре 150-2000С вступает с ним в реакцию, образует гидросиликаты. Кварц - важнейший минерал многих изверженных (граниты, кварцевые порфиры), осадочных (песчаники, пески) и метаморфических (кварциты) горных пород. При температуре 17100С кварц плавится, образуя после быстрого остывания кварцевое стекло.
Физические свойства кварца – бесцветный, белый, серый, реже розовый, фиолетовый (аметист), прозрачный (горный хрусталь), иногда дымчатый до черного (морион); блеск стеклянный; спайность несовершенная, излом раковистый; твердость 7; плотность 2,65-2,66.
Сульфиды насчитывают до 200 минералов. Типичный представитель пирит. Сульфиды в зоне выветривания разрушаются, поэтому их примесь снижает качество строительных материалов.
Пирит, серный колчедан FeS2, авгит (кальциевая соль фосфорной кислоты) и другие встречаются в горных породах в качестве второстепенных минералов.
Физические свойства пирита – цвет золотисто-желтый, латунно-желтый; блеск металлический, черта зеленовато-черная; спайность несовершенная, твердость 6-6,5; плотность 4,9-5,2.
Сульфаты. Этот класс объединяет до 260 минералов, происхождение которых связано с водными растворами. Характеризуются небольшой твердостью, светлой окраской. Сравнительно хорошо растворяются в воде. Наибольшее распространение имеют гипс и ангидрит. При соприкосновении с водой ангидрит переходит в гипс, увеличиваясь в объеме до 33%.
Гипс CaSO4×2H2O - минерал пластичного, волокнистого или зернового строения. Гипс имеет белый цвет, иногда окрашен в различные цвета. Гипс обладает сравнительно легкой растворимостью в воде (в 75 раз больше, чем кальцит). Физические свойства гипса – цвет белый; блеск стеклянный, перламутровый; спайность весьма совершенная; твердость 2; плотность 2,3.
Ангидрит CaSO4 - безводная разновидность гипса. Плотность 2,8...3,0 т/м3, твердость 3...3,5, цвет от красновато-белого до серого.
Физические свойства ангидрита – цвет белый; спайность по трем взаимно перпендикулярным направлениям; блеск – жирный, стеклянный; твердость 3-3,5; плотность 2,8-3,0.
Галоиды. Содержат около 100 минералов. Происхождение их связано в основном с водными растворами. Наибольшее распространение имеет галит. Может быть составной частью осадочных пород, легко растворяется в воде.
Физические свойства галита – большей частью бесцветный, белый; блеск стеклянный; легко растворим; спайность совершенная по кубу; твердость 2; плотность 2,1-2,2.
Минералы классов фосфатов, вольфраматов и самородных элементов встречаются гораздо реже, чем другие.
В результате производственной деятельности человеком создано более 150 искусственных минералов. В настоящее время промышленность получает два вида искусственных минералов: аналоги и техногенные. Аналоги – это повторение природных минералов (алмаз, корунд, горный хрусталь и др.). Техногенные – это вновь созданные с наперед заданными свойствами (например, алит – вяжущие свойства, муллит – огнеупорность и т.д.). Такие минералы входят в состав различных строительных материалов: в цемент – алит 3СаО×SiO2 , белит 2СаО×SiO2; в огнеупоры – муллит 3Al2O3×2SiO2, периклаз MgO; абразивы – карборунд SiС.
Лекция № 3
Горные породы
Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты, которые «рождаются» в земной коре. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а иногда и условий залегания в земной коре.
Горные породы чаще всего полиминеральны, но в ряде случаев они состоят в основном из одного минерала (кварцит из кварца, мрамор из кальцита). Горные породы не имеют химических формул. Их состав оценивается валовым химическим анализом, например, химический состав базальта: SiO2 – 49-52%, Al2O3 – 10-14%,×Fe2O3 4-14%, СаО – 8-10% и т.д.
Сейчас в земной коре установлено около 1000 горных пород. По своему происхождению (генезису) ГП делятся на три типа: магматические, осадочные и метаморфические. Отправной точкой генезиса ГП является магма. Из магмы формируются магматические породы. Со временем эти породы видоизменяются. В том случае, если они остаются в глубине земной коры, под действием высоких температур и давлений из них образуются метаморфические породы. Если в результате тектонических процессов МП выходят на поверхность и под действием процесса выветривания разрушаются, то из них возникают осадочные породы. В течение миллионов лет ОП перекрываются новыми толщами осадочных отложений и попадают в условия метаморфических процессов. Из этих осадочных пород, в свою очередь, формируются тоже метаморфические породы.
В земной коре магматические и метаморфические породы занимают 95% от общей ее массы. Осадочные породы располагаются непосредственно на поверхности Земли, покрывая собой, в большинстве случаев, магматические и метаморфические породы, и занимают более 75% площади земной поверхности.
ГП являются для строителей основным поставщиком минеральных материалов, которые широко используются как в естественном, так и в переработанном виде.
Основной классификацией ГП является их разделение на три типа по генетическому признаку, т.е. на магматические, осадочные и метаморфические.
Другой классификацией ГП служит инженерно-геологическая классификация. Инженерная геология – это наука, изучающая геологические процессы верхних горизонтов земной коры и физико-механические свойства ГП в связи с инженерно-строительной деятельностью человека. Для решения задач ИГ ГП разделяют тоже по их свойствам, но с позиции их несущей способности,, т.е. способности выдерживать нагрузки от зданий и сооружений. ГП разделяют на следующие типы: 1) скальные (магматические, метаморфические, осадочные типа известняков, конгломератов, песчаников); 2) нескальные, куда входят осадочные обломочные породы, песчаные, пылевато-глинистые, биогенные, искусственные почвы.
Магматические горные породы
1. Происхождение, классификация, форма залегания
2. Химический и минеральный состав
3. Структура, текстура, трещиноватость
4. Общая характеристика МГП
Вопрос 1. Магматические (или изверженные) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности. Магма (или лава) – это сложный силикатный расплав примерно следующего состава: кислород –46,7%, кремний – 27,7%, алюминий – 8,1%, железо-5,1%, кальций-3,6%, магний-2,1%, натрий-2,7%, калий-2,6%, другие элементы обычно не превышают в среднем 1,4%. Температура магмы различна, но обычно 100-1300 0С.
История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно изменялась под воздействием сложнейших взаимосвязанных физических, химических, физико-химических процессов. Процессы эти во многом завершаются при охлаждении или кристаллизации магмы с образованием агрегатов силикатных минералов. В зависимости от условий, в которых происходит охлаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, магматические горные породы делят на интузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся).
Глубинные породы формируются в условиях высокого давления при больших температурах. Остывание магмы происходит медленно, равномерно, нередко при участии газов, паров воды, поэтому образовавшиеся ГП плотные, массивные, полнокристаллические (гранит, габбро).
Излившиеся породы формируются в условиях быстрого остывания магмы (лавы (магма, вышедшая на поверхность земли)) на поверхности земли, низкой температуры и небольшого давления, бурной отдачи газов и паров воды в атмосферу. Образовавшиеся ГП имеют большое количество пор и аморфного стекла, иногда с включением отдельных кристаллов (базальт, обсидиан, пемза, туф). Излившиеся породы разделяют на кайнотипные (новые) и палеотипные (древние, которые в силу своего более древнего возраста бывают значительно разрушены процессами выветривания.)
Классификация магматических пород, кроме деления их на глубинные и излившиеся, основана на содержании в них кремнезема в пересчете на SiO2 (см. табл.).
Таблица
Классификация магматических горных пород по SiO2
Состав пород | Породы | ||
содержание оксида SiO2, % | минералы | глубинные | излившиеся (аналоги глубинных) |
Кислые породы (75-65) | кварц, полевые шпаты, слюды | граниты | кварцевый порфир, липарит |
Средние породы (65-52) | полевые шпаты, роговая обманка, биотит плагиоклазы, роговая обманка, авгит, биотит | сиениты диориты | ортоклазовый порфир, трахит порфирит, андезит |
Основные породы (52-40) | плагиоклазы, авгит, иногда оливин | габбро | диабаз, базальт |
Ультраосновные породы (менее 40) | авгит авгит, оливин, рудные минералы оливин, рудные минералы | пироксены перидотиты дуниты | - - - |
Разделение магматических пород по SiO2 имеет большое практическое значение. Так, с уменьшением SiO2 в глубинных породах возрастает плотность, понижается температура плавления, породы лучше поддаются полировке, окраска их становится темнее.
Форма залегания МГП связана с их происхождением. Глубинные породы залегают в виде батолитов – огромные «бездонных» массивов, залегающих на больших глубинах или имеющих выход на поверхность земли в силу тектонических процессов; штоков – ответвлений от батолитов; лакколитов – грибообразных форм, жил, возникающих при заполнении магмой небольших трещин в земной коре. Излившиеся породы могут иметь форму купола – сводообразная форма; а также потоков и лавовых покровов, образовавшихся в результате растекания магмы на поверхности земли.
Вопрос 2. В составе МГП присутствуют почти все химические элементы. В наибольшем количестве встречаются десять – O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ni, H. На долю остальных приходится менее 1%. Наиболее характерным элементов является кремний. В пересчете на оксид кремния его количество колеблется от 25 до 85%.
Минеральный состав МГП характеризуется большим разнообразием. Каждая порода имеет свой состав минералов. Если подсчитать среднее содержание, то в МГП на первом месте будут полевые шпаты (60%), далее амфиболы и пироксены (17%), кварц (12%), слюда (4%). В меньшем количестве присутствуют оливин, апатит, корунд, рудные минералы.
В МГП могут присутствовать карбонаты и глинистые минералы, которые являются вторичными по отношению к основным минералам, т.к. они возникли в процессе выветривания ГП за счет ее разрушения. Количество вторичных минералов может служить показателем выветрелости МГП, особенно это характерно для палеотипных эффузивных пород.
Вопрос 3. Свойства МГП в значительной степени зависят от их структур, текстур и наличия трещиноватости.
Структура – особенности внутреннего строения породы, обусловленные формой, размерами, количественным соотношением ее составных частей – минералов. В магматических породах различают ряд структур, в частности:
а) зернистые (полнокристаллические), типичные для глубинных пород;
б) полукристаллические зернистые – совместное нахождение кристаллов и аморфного стекла;
в) стекловатые, типичные для излившихся пород.
Среди зернистых структур выделяют: крупнозернистую – размер зерен более 5 мм; среднезернистую – 2 – 5 мм; мелкозернистую – менее 2 мм; а также различают равномерно-зернистые и неравномерно-зернистые.
Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение частей в ее объеме, «рисунок» породы. Для магматических пород характерны следующие текстуры:
а) массивная – равномерное, плотное расположение минералов, свойственна глубинным породам
б) полосчатая (сланцеватая) – чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры;
в) шлаковая (ноздреватая) – порода, содержащая видимые глазом пустоты.
Структуры и текстуры магматических пород определяются их генезисом.
Трещиноватость. МГП практически всегда разбиты разломами и трещинами. Разломы являются следствием тектонических движений земной коры. Для излившихся пород характерны мелкие и хаотические трещины, образовавшиеся в процессе выветривания. Кроме того, в МГП всегда присутствует закономерная трещиноватость – трещины отдельностей. Трещины отдельностей возникают при остывании магмы в связи с изменением объема охлаждающейся массы. Возникает система закономерно расположенных трещин. Массив ГП оказывается разделенным на отдельные части (формы). Для каждой МГП характерна своя трещиноватость отдельностей (базальт – столбчатая, диабаз – шаровая, гранит – глыбовая).
Магма, поднимающаяся к земной поверхности, быстро охлаждается, вязкость ее увеличивается благодаря постепенной потере воды и газов. Это способствует формированию вулканического стекла. В поверхностных условиях потоки магмы (в этом случае их называют лавовыми потоками) затвердевают сравнительно быстро, что не позволяет развиваться крупным кристаллам. Горные породы с подобными структурами обычно имеют высокую механическую прочность, но, как правило, излившиеся (эффузивные) породы образуются на поверхности Земли при низких давлениях и температурах при быстром охлаждении и дегазации вещества магмы. В таких условиях становится невозможной полная дифференциация вещества магмы и часть расплава застывает в виде аморфной массы, формируя породы неполнокристаллической структуры. Часто кристаллизация осуществляется в две фазы: медленная в глубине земной коры, когда образуются отельные кристаллы минералов или их ассоциаций, а затем быстрая на поверхности, когда происходит интенсивное остывание расплава. В этом случае образуется неравномерно-кристаллическая (порфировая) структура. Наличие газов в застывающей на поверхности магме определяет повышенную пористость эффузивных пород.
Вулканические породы обладают довольно часто пузырчатой текстурой. Указанные эффузивы обычно усеяны газовыми пузырьками различной формы: миндалевидной, округлой, эллипсовидной. Пузырчатая текстура придает некоторым туфам Армении пористость до 60 % и снижает их плотность до 0,9-0,95 г/см3.
Вопрос 4. Свойства пород зависят от особенностей их внутреннего строения и сложения в массиве. В невыветрелом состоянии свойства МГП высокие, особенно качественным строительным материалом являются глубинные породы. Это связано с их минеральным составов и жесткими кристаллическими связями в структурах. Наибольшей прочностью и стойкость отличаются породы с мелко- и равномерно-зернистыми структурами.
Все магматические горные породы, с точки зрения использования
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!