3.1. Скальные породы
Основные визуальные признаки наиболее распространенных пород приведены в табл. 3.2. При изучении плоскостной структуры учитывают пространственное положение трещин, их частоту, форму блоков породы, ограниченных трещинами, и генезис трещин (трещины напластования, отдельности, тектонические трещины).
Таблица 3.2.
Основные визуальные признаки наиболее
распространенных пород
Формы отдельностей, ограниченных трещинами |
Зернистая структура |
Цвет |
Минералогический состав (различимый на глаз) |
Прочность |
Порода |
Тонкослоистая (сланцеватая) |
Плотная (гладкая)
Плотная, свилеватая (гладкая) |
Серый, черный
Серый, зеленый |
Чешуйки слюды, кварц, полевой шпат
|
Невысокая
Средняя
« « |
Аргиллит, сланцеватая глина Глинистый сланец Филлит |
Пластинчатая |
Плотная (гладкая)
Плотная, мелкозернистая (шероховатая)
Мелкозернистая |
Серо-голубой, черный От серого до черного
Серый, желтый
Желтый, коричневый, красный
Белый, серый, желтый |
Кальцит (вскипает от соляной кислоты) -
Кварц, кальцит (вскипает от соляной кислоты)
Кварц
Кварц, полевой шпат с включениями слюды и авгита |
« « Высокая
Средняя
Незначительная, средняя
Очень высокая |
Известняк Кремнистый сланец
Плотный мергель (пленер)
Глинистый песчаник
Гранулит |
Продолжение табл. 3.2
Формы отдельностей, ограниченных трещинами |
Зернистая структура |
Цвет |
Минералогический состав (различимый на глаз) |
Прочность |
Порода |
Слоистая |
Плотная (гладкая)
Мелкозернистая, крупнозернистая (шероховатая)
Шероховатая
Гладкая до шероховатой
Слоистая (ориентированная) |
Желтый, коричневый, серый, синий, черный
Желтый, коричневый, серый
Серый, красноватый |
Кальцит (вскипает от соляной кислоты)
Кварц
Кварц, кальцит (вскипает от соляной кислоты)
Кварц
Кварц, полевой шпат, слюда |
Высокая
От незначительной до средней
От средней до высокой
От высокой до очень высокой
Очень высокая |
Известняк
Глинистый песчаник
Известковый песчаник
Кремнистый песчаник
Гнейс |
Блочная |
От мелко- до крупнозернистой, неориентированная
От мелко- до крупнозернистой, шероховатая
Тонкозернистая с крупными фенокристаллами, ориентированная |
Серый, красноватый
Желтый, коричневый, серый
Серый, красноватый |
Кварц, полевой шпат, слюда (включения авгита, роговой обманки)
Кварц
Кварц, полевой шпат, слюда (включения авгита, роговой обманки) |
Очень высокая
От незна чительной до очень высокой
Очень высокая
|
Гранит, гранодиорит
Песчаник (иногда слоистый)
Порфир |
Окончание табл. 3.2
Формы отдельностей, ограниченных трещинами |
Зернистая структура |
Цвет |
Минералогический состав (различимый на глаз) |
Прочность |
Порода |
Столбчатая |
Однородная, с крупными фенокристаллами
Однородная, мелкозернистая, с крупными фенокристаллами, ориентированная |
Темно-серый, черный
Серый, красноватый |
Полевой шпат, авгит (включения роговой обманки, оливина, фельдшпатоидов) Кварц, полевой шпат, слюда, авгит, роговая обманка |
Очень высокая
« « |
Базальт
Порфир |
Неправильная |
Плотная, офитовая
Плотная, мелкозернистая, с крупными фенокристаллами, ориентированная
От мелко- до крупнозернистой, неориентированная
Слоистая, волокнистая, ориентированная
Листоватая, слоистая
Плотная, зернистая, гладкая, шероховатая
Плотная, зернистая
Плотная, зернистая с обломками породы, шероховатая |
Темно-серый, темно-зеленый Серый, красноватый
Серый, красноватый
Серый, красноватый
Серый
Светло-серый, белый, желтый
Серый, белый, желтый, красноватый
Темно-серый, черный |
Полевой шпат, авгит, роговая обманка
Кварц, полевой шпат, слюда, авгит, роговая обманка
Кварц, полевой шпат, слюда, авгит, роговая обманка
Кварц, полевой шпат, слюда
Кварц, слюда
Кварц
Кальций (вскипает от соляной кислоты)
Кварц, слюда, глинистый сланец (с включениями кремнистого сланца) |
Очень высокая
« «
« «
« «
« «
« «
Высокая
Очень высокая |
Диабаз
Порфир
Гранит, сиенит, гранодиорит, диорит
Гнейс
Слюдистый сланец
Кварцит
Мрамор
Граувакка |
Зернистая структура должна быть охарактеризована по величине, форме и распределению зерен минералов.
Цвет определяется визуально по свежей поверхности излома. При этом необходимо учитывать, что цвет пород обусловливается распределением светлых (лейкократовых) и темных (меланократовых) компонентов.
К светлым минералам относятся полевой шпат, кварц, мусковит (слюда) и кальцит, к темным - роговая обманка, авгит и биотит (слюда).
Минералогический состав определяется визуально, невооруженным глазом или с помощью лупы. При этом различают:
главные породообразующие минералы, которые преобладают в составе породы и могут замещаться с определенной закономерностью (например, в граните кварц, полевой шпат, слюда замещаются авгитом и роговой обманкой).
второстепенные (акцессорные) минералы. Эти минералы довольно хорошо представлены в породе, но их присутствие не позволяет ее определить (например, различные руды).
Для оценки прочности породы, обусловленной сцеплением между зернами минералов, используют метод ее дробления молотком.
Выветрелые породы отличаются от сохранных рядом признаков (табл. 3.3) [1]:
Таблица 3.3
Определение степени выветривания пород
Признак
|
Сохранные породы |
Выветрелые породы |
Звук при ударе Окраска Блеск |
Звонкий Сочная (темная) Яркий |
Глухой Матовая (светлая) Отсутствует |
Многие невыветрелые слоистые скальные породы (сцементированные осадочные породы) весьма похожи на выветрелые породы вследствие содержания в них мелких частиц и глинистых минералов. В отличие от пород, чувствительных к выветриванию, существуют такие породы, состояние которых изменяется лишь под влиянием окружающих атмосферных факторов.
Магматические породы состоят из кристаллов силикатов, иногда кварца (оксид), в них могут присутствовать другие оксиды, сульфиды, самородные элементы, но доля этих минералов невелика, и они не относятся к породообразующим. Текстура пород обычно плотная массивная, реже пористая и полосчатая. Схема полевого описания магматических пород приведена в табл 3.4 [3]. Структура магматических пород обусловлена степенью раскристаллизованности, абсолютными и относительными размерами кристаллов, их формой и соотношением между собой по степени идиоморфизма. Типы структур (рис.3.1) определяют физико-механические свойства магматических пород.
Таблица 3.4
Схема полевого описания магматических пород
Номер фактора общей схемы |
Предмет описания |
Приемы описания |
Пример описания |
1 |
Наименование породы |
Устанавливается техническим руководителем работ по известному аналогу или простейшим визуальным признакам. При помощи лупы определяют кварц и другие цветные минералы. Выделение по условиям образования (интрузивные, эффузивные) производит- ся по литературным источникам. В затруднительных случаях дается обобщенное определение по типам пород; например: «гранитоиды», «ультраосновные породы» и т.д. |
Граниты |
2 |
Дополнительное наименование |
Приводится дополнительное наименование, связан- ное с особенностями породы по частным или местным классификациям |
Аляскиты |
3 |
Минеральный состав |
Определяется по визуальным признакам |
Полевые шпаты, плагиоклазы |
4 |
Цвет |
Приводится тщательное и однозначное описание породы в целом и отдельных составляющих |
Розовый |
Продолжение табл. 3.4
Номер фактора общей схемы |
Предмет описания |
Приемы описания |
Пример описания |
5 |
Структура |
Визуально, с помощью лупы выделяются по степени кристаллизации: полнокристаллические, неполнокристаллические стекловатые структуры; по зернистости; равномернозернистые (зернистые) и неравномернозернистые структуры; по размерам зерен (в мм): крупнозернистые (>5), среднезернистые (2-5), мелкозернистые (отдельные зерна видны невооруженным глазом) и микрозернистые структуры; по взаимоположению минералов; письменные (полевой шпат и кварц закономерно прорастают друг в друга); порфировые (минералы резко отличаются друг от друга по размерам выделений) |
Полнокристаллическая, крупнозернистая, порфировая |
6 |
Текстура |
Описывается сложение минералов и их агрегатов в пространстве, выделяются текстуры: массивная (минералы расположены без всякого геометрического порядка), флюидальная (встречается в эффузивных породах). По заполнению минералами (в том числе и стеклом) пород изучаемого пространства выделяют компактную и пористую текстуры. |
Массивная |
Окончание табл. 3.4
Номер фактора общей схемы |
Предмет описания |
Приемы описания |
Пример описания |
7 |
Трещиноватость |
По керну или естественным и искусственным обнажениям описывают и зарисовывают трещины, их расположения и размеры. Отмечается свежесть трещин, наличие в них других пород и минералов |
Слаботрещиноватые, свежие трещины размером 3-5 мм, две трещины на 1 м керна |
8 |
Выветрелость |
Определяется по описаниям массивов при обнажениях, описываются размеры глыб, кусков и т.д. |
Слабовыветрелые |
9 |
Крепость |
Определяется по сопротивлению раскалыванию образцов породы молотком |
Разбивается на мелкие прочные обломки |
10 |
Поведение при бурении |
Описываются вибрация бурового инструмента, поглощение промывочной жидкости, скорость бурения, вид и состояние керна и т.д. |
Плавно погружение, слабая вибрация, υ=0,3 м/ч |
Рис. 3.1. Некоторые типы структур и текстур магматических и метаморфических пород (по Ю. И. Половинкиной)
а – амфиболит с гранобластовой (мозаичной) структурой (николи +, d поля зрения 4.1 мм); б – гиалобазальт с гиалиновой структурой, пузыристой текстурой (николи +, d поля зрения 2 мм); в – кристаллический сланец с фиробластовой (волокнистой) структурой, сланцевой (волнисто-сланцевой) текстурой (николи +, d поля зрения 4,1 мм); г – фонолит с полнокристаллической неравномернозернистой, порфировидной структурой с вкрапленниками нефелина (без анализатора, николи +, d поля зрения 2 мм)
При визуальном описании структуры определяется размер зерен или кристаллов, степень разнозернистости. Если зерна крупнее 0,5 мм, то можно определить их форму или взаимоотношение. Макроскопически крупность зерен определяется на глаз, линейкой или миллиметровой бумагой. Для мелкозернистых пород используют лупу. Измеряют самые крупные и самые мелкие обломки или кристаллы, и предварительное название структуры дается по преобладающим размерам зерен.
Большое значение при описании пород уделяется трещиноватости, особенно для образцов, приготовленных для определения прочностных показателей. При этом следует отличать: 1) генетическую принадлежность трещин, т.е. являются ли они трещинами выветривания (по бессистемности расположения и извилистости очертаний), тектоническими (наличие систем трещин, прямолинейность, характер заполнителя) и т.д.; 2) открытость или залеченность трещин; 3) ориентировку систем трещин относительно выбранных координат с зарисовкой для последующей увязки с направлением приложения нагрузки по определению прочности, а также давать полукачественную оценку.
Для карбонатных пород важно отмечать присутствие следов растворения по порам, что может служить признаком их кавернозности. Схема полевого описания карбонатных пород приведена в табл.3.5 [3]:
Таблица 3.5
Схема полевого описания карбонатных пород
Номер фактора общей схемы |
Предмет описания |
Приемы описания |
Пример описания |
1 |
Наименование породы |
Приводится наименование породы по литологической классификации карбонатных пород (известняки, доломиты, мел и др.) |
Известняки туфовые |
2 |
Дополнительное наименование |
Приводится дополнительное наименование по литологическим примесям (глинистые, песчанистые, доломитистые, известковистые и др.) или местное наименование |
Травертины |
5 |
Цвет |
Описывается цвет породы, включений и примесей |
Светло-серый |
6 |
Структура |
Визуально выделяются обломочная, органогенная, зернистая и алевритовая структуры |
Зернистая |
7 |
Текстура |
Описывается сложение агрегатов и минералов в пространстве: массивная, кавернозная, беспорядочная, пятнистая, слоистая и др. При слоистой текстуре указывается размер слоев, при кавернозной или пористой – размер зерен или пор |
Кавернозная, пористая – поры размером 1-2 мм, отдельные каверны диаметром 10-15 мм |
Продолжение табл. 3.5
Номер фактора общей схемы |
Предмет описания |
Приемы описания |
Пример описания |
8 |
Соотношение обломков, цемента и заполнителя |
Описывается как для крупнообломочных пород |
- |
9 |
Трещиноватость, выветрелость, крепость |
Описывается как для скальных пород |
Среднетрещиноватые, выветрелые до глыб, трещины покрыты железистой пленкой |
10 |
Консистенция |
Приводится для мела в водонасыщенном состоянии, при наличии пластичных свойств |
- |
11 |
Влажность |
Выделяют сухие, влажные и водоносные породы |
Сухие |
12 |
Реакция с HCl |
Описывается реакция с кислотой: бурное вскипание, слабая реакция, реакция только в подогретом состоянии или с порошком породы |
Слабая реакция на свежем изломе |
13 |
Механическое воздействие молотком, разбор породы руками, излом
|
Описывается как для скальных пород |
При слабом ударе крошится на куски, разламывается руками с трудом |
14 |
Мажущие свойства |
Устанавливаются для слабых разновидностей |
- |
Окончание табл. 3.5
Номер фактора общей схемы |
Предмет описания |
Приемы описания |
Пример описания |
15 |
Поведение породы при бурении |
Фиксируются вибрация и провалы инструмента, потеря промывочной жидкости, скорость бурения и др. |
Сильная вибрация, потеря промывочной жидкости |
Оценка прочности скальных пород приведена в табл. 3.6 [3]:
Таблица 3.6
Оценка прочности скальных пород
Разновидности по прочности |
Отличительные признаки |
Очень прочные и прочные |
Керн руками не разламывается, разбивается молотком с трудом, удар звонкий, излом раковистый или ровный. Поглощение воды образцом незаметно |
Средней прочности |
Керн раскалывается относительно легко (обычно по слоистости или кливажу), звенит под ударом слабо, разламывается руками с трудом, не растирается, излом свежий. Иногда отмечается заметное поглощение воды образцом |
Малопрочные |
Керн разламывается руками, при слабом ударе молотком крошится на мелкие куски, при ударе глухой звук, излом мутный, по трещинам видны пленки побежалости, ржавые пятна, выцветы, каверны. Отмечается сильное поглощение воды образцом и по скважине |
Пониженной прочности (полускальные) |
Керн крошится руками, распадается на массу с примесью щебня. При бурении «всухую» сильное истирание керна. Очень сильное поглощение воды образцом и по скважине. Возникают трудности в классифицировании пород по данным бурения. |