2. Пылеватые и глинистые сцементированные и сильноуплотненные породы
Типичными представителями сцементированных пород глинистого и пылеватого состава являются алевролиты и аргиллиты.
Алевролиты и аргиллиты образуются при окаменении песчано-пылеватых и глинистых пород вследствие их уплотнения, повышения температуры, кристаллизации коллоидов. Аргиллиты типичны для платформенных областей, алевролиты встречаются как в платформенных, так и в складчатых областях. Во втором случае они часто несут следы метаморфизма.
Алевролиты и аргиллиты редко образуют однородные тела значительных размеров. Чаще они залегают прослоями в толще песчаных или песчано-карбонатных пород. В зависимости от гранулометрического состава они могут быть песчаными, пылеватыми или глинистыми. Это обстоятельство должно учитываться при изучении их физико-механических свойств. Следует, однако, иметь в виду, что гораздо большее влияние на прочностные показатели алевролитов и аргиллитов оказывает состав и тип цемента.
В зависимости от цемента алевролиты и аргиллиты образуют обширный ряд последовательных переходов от слабопрочных разностей, близких по своим свойствам к плотным глинам, до окварцованных пород, прочность которых превышает 1000 кГ/см3.
В большинстве случаев алевролиты и аргиллиты в инженерно-геологической практике оцениваются как породы, обладающие худшими показателями, чем песчаники. Объясняется это четко выраженной слоистостью тонкозернистых пород и благодаря этому высокой анизотропностью их свойств. По базальным поверхностям алевролиты и аргиллиты легко выветриваются, часто образуют подвижные осыпи на склонах. Вместе с тем массивные алевролиты могут приближаться по прочности к крепким песчаникам, а в некоторых случаях превосходить их. Например, палеозойские и мезозойские алевролиты и аргиллиты района Братского водохранилища (Пальшин, 1963) характеризуются средними значениями объемного веса от 2,10 до 1,34 Г/см3, а пористости от 14 до 22%. Образцы алевролитов в сухом состоянии имеют значения временного сопротивления сжатию 128-396 кГ/см2.
Большое различие в показателях свойств зависит от состава пород, их структуры и текстуры, характера цементационных связей. Породы неморозостойки, не выдерживают механического размягчения и резких температурных напряжений.
Физико-механические свойства алевролитов и аргиллитов резко снижаются с увеличением степени выветрелости этих пород. Так, невыветрелые юрские аргиллиты района г. Иркутска характеризуются пределом прочности сжатию в среднем около 550 кГ/см2, а выветрелые разности их имеют прочность менее 100 кГ/см2 в воздушно-сухом состоянии и менее 20 кГ/см2 после водонасыщения. Та же зависимость прослежена для алевролитов. Можно при этом предположить, что слабые алевролиты и аргиллиты благодаря их высокой пористости и значительной влагоемкости должны легко разрушаться.
Существенно иными физико-механическими свойствами обладают палеозойские аргиллиты северо-западной окраины Сибирской платформы. Эти породы встречаются здесь в виде прослоев в толще терригенных пород верхнекаменноугольного-нижнепермского (тунгусская серия) возраста и в составе сульфатно-доломитового комплекса пород девонского возраста.
Аргиллиты тунгусской серии представляют собой плотные породы, содержащие до 30% алевритовых частиц кварц-полевошпатового состава. Как правило, они имеют тонкослоистую текстуру, которая обусловливает анизотропию физико-механических свойств и способствует интенсивному расслоению породы при разгрузке и выветривании.
Объемный вес аргиллитов составляет в среднем 2,61 Г/см3, при крайних значениях 2,56-2,69 Г/см3. Открытая пористость, по данным водонасыщения, равна 1%, при крайних значениях 0,4-1,5%. Прочность на сжатие воздушно-сухих образцов изменяется от 320 кГ/см2до 1600 кГ/см2, при среднем значении 790 кГ/см2. При водонасыщении прочность пород на сжатие снижается более чем в два раза, а прочность на разрыв не превышает 50 кГ/см2. Гораздо более высокими показателями физико-механических свойств характеризуются девонские аргиллиты того же района. В отличие от предыдущих это часто известковистые породы, а иногда доломитизированные. Объемный вес их составляет 2,75 кГ/см3, что значительно выше, чем у аргиллитов терригенного комплекса. Открытая пористость их превышает 0,5%. Прочность на сжатие изменяется от 400 кГ/см2 у слабых трещиноватых разностей до 1700 кГ/см2 у прочных образцов при среднем значении 1080 кГ/см2. При водонасыщении прочность снижается до 800 кГ/см2, это значительно отличает их от пород тунгусской серии.
Объяснения различиям свойств описанных аргиллитов следует искать прежде всего в разном составе их цемента и в некоторой метаморфизованности более древних отложений.
Породы выветриваются быстро, чему способствуют слоистая текстура и слюдисто-глинистый состав цемента. Многие образцы из скважин на поверхности быстро рассыпаются в труху, размокают в воде в течение первых суток. Установлено также, что глинистые алевролиты по сравнению с песчаными обладают меньшим объемным весом и соответственно большей пористостью.
Приведенные примеры показывают, что глинистые сцементированные породы обладают весьма различными физико-механическими свойствами и обычно образуют наиболее слабые прослои в массивах терригенных пород.
Заключение
минерал аргиллит алевролит порода
Изучение вещественного состава литосферы, как и других процессов, производится различными методами. В первую очередь это прямые геологические методы - непосредственное изучение горных пород в естественных обнажениях на берегах рек, озер, морей, разрезов шахт, рудников, кернов буровых скважин. Все это ограничено относительно небольшими глубинами. Помимо указанных прямых методов в изучении веществ литосферы широко применяются оптические методы и другие, физические и химические исследования - рентгеноструктурные, спектрографические и др. При этом широко используются математические методы на основе ЭВМ для оценки достоверности химических и спектральных анализов, построения рациональных классификаций горных пород и минералов и др. В последние десятилетия применяются, в том числе и с помощью ЭВМ, экспериментальные методы, позволяющие моделировать геологические процессы; искусственно получать различные минералы, горные породы; воссоздавать огромные давления и температуры и непосредственно наблюдать за поведением вещества в этих условиях; прогнозировать движение литосферных плит и даже, в какой-то степени, представить облик поверхности нашей планеты в будущие миллионы лет.
Список литературы
1. Рапацкая Л.А. Общая геология / М.: Высшая школа. 2004.
2. Общая геология: в 2 тт. / Под ред. Л.К. Соколовского/ М.: КДУ, 2006.
3 Бетехтин А.Г. Курс минералогии: учебное пособие /М.: КДУ, 2007.
4 http://www.diclib.com
5 http://www.minbook.ru
6 http://geosience.ru
