4.Магматизм и магматические горные породы (мгп), условия образования, формы залегания интрузивных и эффузивных магматических пород. Названия и строительные свойства наиболее распространенных мгп.
Магматизм – внедрение магмы в ЗК или излияние ее на поверхность в виде лавы. Образующиеся при этом ГП называются магматическими (МГП). Это интрузивные (глубинные) (гранит, сиенит, диорит и др.) и эффузивные (поверхностные) (порфиры, андезит, базальт, пемза и др.). Магма - сложный силикатный сплав.
Текстура пород (пространственное расположение частей пород в ее обьеме):
1) массивная - равномерное, плотное расположение минералов;
2)полосчатая - чередование участков различного минерального состава;
3)шлаковая - порода, содержащая видимые глазом пустоты
4)порфировую ( с кристаллами в виде отдельных вкраплений в общей стекловатой массе) или стекловатую структуру;
Текстура может быть как плотной, (порфиры, порфириты, диабазы), так и пористой – липариты, трахиты, андезиты, базальты, пемза.
Структуры:
1) зернистые - типичные для глубинных пород;
2)полукриссталические;
3)стекловатые- типичные для излившихся пород
Формы залегания:
А) Глубинные ( интрузивные)
1) батолиты - массивы, площадью до несколько сотен км, залегающих глубоко от земной поверхности;
2)штоки-ответвления от батолитов;
3)лакколиты - грибообразные формы;
4) жилы - заполненные магмой трещины в земной коре.
Б) Излившиеся ( эффузивные):
1)купола- сводообразные формы
2)лаковые покровы -растекание магмы на пов-ти Земли
3)потоки- вытянутые формы
Характеристика пород:
1)Кислые породы(содержание SiO2 65-75%) гранит и его аналоги
2)средние породы(52-65%) порфириты, андезиты, порфир, трахит
3)основные(40-52%) габбро и ее аналоги-диабаз , базальт
4) ультраосновные(менее 40 %) только глубинное происхождение – пироксениты.
Все МГП широко применяются в различных областях строительства. Из интрузивных наиболее распространенная порода – гранит, а из эффузивных – андезиты и базальты.
(В общем МГП и ММГП (метаморфические ГП) обладают большой прочностью, малосжимаемы, нерастворимы в воде. При использовании их обязательно устанавливается трещиноватость, которая может существенно снизить прочность и повысить деформируемость массива породы)
5.Осадочные горные породы ОГП, условия образования, классификация, основные свойства. Особенности строительной оценки различных классов ОГП - обломочных несвязных и сцементированных, глинистых, химических и биохимических.
Составляя всего 5% от массы ЗК, осадочные породы чаще всего слагают ее верхние слои и выходят на поверхность, оказываясь в зоне хозяйственно-строительной деятельности человека. На происхождение ОГП указывает название – формирующиеся из осадка. Последний возникает при разрушении ранее существовавших пород вследствие выветривания и переносе продуктов разрушения, при кристаллизации солей в усыхающих водных бассейнах, а также при накоплении остатков животных и растительных организмов.
В соответствии с указанными условиями образования ОГП разделяются на три группы: обломочные, глинистые, химические и биохимические. Основной формой залегания ОГП является слой, в котором различают подошву, кровлю и мощность Н – расстояние между ними (рис.2.З).
Слоистость, значительная пористость, большая изменчивость прочности и сжимаемости, повышенная чувствительность многих пород к внешним воздействиям – характерные черты ОГП. В них нередко обнаруживаются остатки и отпечатки животных и растений, позволяющие устанавливать возраст пород. Охарактеризуем каждую группу ОГП.
Формы залегания ОГП: 1 – слои; 2 – линзы; 3 – выклинивание слоя;
4 – пережим слоя (пласта); 5 – пропласток (прослоек)
Обломочные ОГП
Представляют собой скопления обломков ранее существовавших пород как результата их физического выветривания – увеличения трещиноватости с дальнейшим дроблением, измельчением пород под действием перепадов температуры, замерзания в порах и трещинах воды, кристаллизации солей при ее испарении. По размеру обломки или частицы объединяются в группы – фракции. Выделяются следующие фракции с размерами (мм): валуны (глыбы) d >100; галька (щебень) 40…100; гравий (хрящ, дресва) 2…40; песок 0,05…2; пыль 0,005…0,05; глина d<0,005. Содержание различных фракций в процентах по отношению ко всей массе достаточно представительной пробы породы называется гранулометрическим составом. Он приводится в табличной или графической форме и является важной характеристикой любых дисперсных грунтов.
В природе обломочные породы представляют собой смесь различных фракций. Наименование породе присваивается по преобладающей фракции, cоставляющей по массе более 50%. Если связи между частицами отсутствуют, породы называются рыхлыми или несвязными. Это галечник, гравий, щебень, хрящ, песок. Для последнего ограничивается также содержание глинистой фракции тремя процентами. Цементированные природным цементом галька и гравий называются конгломератом; то же, щебень и хрящ – брекчия. Конгломераты образуются в прибрежной зоне морей и поэтому распространены шире брекчий. Цементированный песок называется песчаником. Цементированными оказываются продукты вулканических извержений – пепел, песок и др. Оседая на землю, уплотняясь, цементируясь и твердея, они образуют пористые породы, называемые вулканическим туфами или туффитами, если включают обломочный материал другого происхождения. Прочность несвязных пород зависит от трения между отдельными частицами; при шероховатой, угловатой их форме оно больше. Большое значение имеет плотность «упаковки» частиц: плотные породы будут и более прочными.
Для цементированных пород очень важен вид природного цемента. По минеральному составу он может быть кремнистым (из минералов опал, халцедон), карбонатным (кальцит, доломит), железистым (лимонит), гипсовым, глинистым. В указанном порядке прочность цемента убывает; гипсовый растворим в воде, глинистый самый слабый и в воде размокает. Песчаники с кремнистым цементом по прочности могут не уступать граниту, а с глинистым иметь сопротивление сжатию 1 Мпа и менее. Цемент может быть смешанным, состоящим из разных минералов – например, карбонатно-гипсовым и т.п.
Глинистые ОГП
Наиболее распространены среди осадочных пород. Представляют собой продукты физического и химического выветривания первичных пород и обладают свойством пластичности: в некотором интервале влажности могут менять форму без нарушения сплошности – без появления трещин. Вне интервала пластичности с уменьшением влажности переходят в твердое состояние, а при увеличении – в текучее. Для глинистых пород особенно характерна дисперсность с высоким содержанием наиболее мелких фракций – пылеватой и глинистой.
В начале своего формирования (диагенеза) глинистая порода представляет собой ил с большими влажностью и пористостью. Постепенно уплотняясь и обезвоживаясь, ил переходит в собственно глинистую породу, которая в зависимости от содержания глинистой фракции называется супесью (при содержании 3…10%), суглинком (10…30%), глиной (более 30%). Глинистые породы могут содержать различные примеси, что отражают в их названии: глины известковистые, кремнистые, железистые и т.д.
Особой разновидностью глинистых пород являются лессы. Их особенности – большое содержание пылеватой фракции, высокая пористость, (причем некоторые поры различимы на глаз - макропоры), малая естественная влажность, наличие в минеральном составе карбонатов и сульфатов. В природном состоянии лессы достаточно прочны, но при дополнительном увлажнении (замачивании), резко уплотняются даже под собственным весом, давая большие и быстропротекающие осадки - просадки. Отсюда их характеристика: «макропористые просадочные при замачивании грунты». При строительстве на них обязателен учет указанной особенности. При длительном уплотнении лессы переходят в твердое камнеподобное состояние. Такие породы называют алевролитами. По своим свойствам они близки к аргиллитам.
Химические и биохимические ОГП
Это породы, образовавшиеся в результате выпадения вещества из водных растворов и накопления остатков растительных и животных организмов. По минеральному составу выделяют группы карбонатных, кремнистых, сульфатно-галоидных и углисто-битуминозных пород.
Наиболее распространенные карбонатные породы – известняки, состоящие в основном из кальцита. В виде примесей содержат глину, доломит, кремнистые соединения. К карбонатным породам относятся также мергель, представляющий смесь глины с кальцитом и доломит, состоящий из одноименного минерала с примесью гипса, кальцита и др. К кремнистым породам относятся диатомит, трепел, опока; их основной минерал опал. Диатомит – сильно пористый, легкий, белого цвета, представляет собой скопление скорлупок диатомовых водорослей и по виду напоминает мел. Трепелы несколько плотнее, часто с примесью глины, карбонатов. Опоки представляют собой уплотненные трепелы; порода твердая и пористая, но поры неразличимы невооруженным глазом. К сульфатам относятся гипс и ангидрит, к галоидам – каменная соль, состоящая из галита и калийная – из сильвина. Из водных растворов перечисленные соли выпадают в определенной последовательности: сульфаты, каменная соль, затем калийная. Поэтому часто встречаются вместе, залегая слоями и чередуясь с песчаниками, глинами, известняками. Отличительная черта – легкая растворимость, особенно у галоидов. Основное значение перечисленные породы имеют как полезные ископаемые; свойства торфа – основного типа отложений болот – важны также для строительства, особенно транспортного.