15. Законы движения воды в обломочных осадочных горных породах. Гидравлический градиент. Закон Дарси.

Подземные воды могут передвигаться в горных породах как путем инфильтрации, так и путем фильтрации. При инфильтрации передвижение воды происходит при частичном заполнении пор воздухом или водяными парами. При фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор или трещин водой . Масса этой движущейся воды создает фильтрационный поток.

Фильтрационные потоки подземных вод различаются по характеру

движения и подчиняются двум законам. Если движение грунтового

потока в водоносных слоях (галечнике, песке, супеси, суглинки) имеет

параллельно-струйчатый или так называемый ламинарный характер,

то и он подчиняется закону Дарси. Ламинарный характер движения

воды наблюдается также в трещиноватых породах, но при скорости

движения не более 400 м/сут. При наличин крупных пустот и трещин

движение воды в породах носит вихревой или турбулентный характер,

но это наблюдается сравнительно редко. Это второй закон.

16. Гистограммы и кумулятивные кривые для обломочных пород. Коэффициенты неоднородности и формы обломков.

Коэф. неоднородности

Коэф. формы , где – коэф. оокатанности

– коэф. сферичности

17. Основные физические характеристики обломочных осадочных горных пород. Определение плотности обломочных пород пенетрацией.

18. Цементированные обломочные осадочные горные породы. Виды природных цементов. Строительная оценка рыхлых и цементированных обломочных пород.

ЦОГП - это подвергшиеся цементации (за счет веществ, вмываемых в поры или выпавших в осадок из растворов) рыхлые обломочные породы.

К сцементированным обломочным ОГП относятся песчаники, конгломераты, брекчии, вулканические туфы и туффиты

Виды природных цементов в ООГП:

1. Кремнистые SiО2, SiO₂*nH₂O. Песчаники - песок, цементный кремнистым/железистым цементом, самый прочный.

2. Карбонатный - на основе CaCO₃ - цемент. Кальцит

3. Сульфатные.

4. Железистые на лимоните Fe₂O₃*nH₂0.

5. Глинистые.

Основой алевролита является кварц, могут присутствовать также частицы полевого шпата, глинистых минералов, иногда присутствуют карбонаты и гидроксиды железа.

Конгломерат - сцементированные окатанные обломки.

Брекчия - сцементированные щебеночные обломки.

По структурно-текстурным признакам, то есть соотношениям между обломками породы и цементом, различают обломочные породы с базальным, поровым и контактовым цементом. При базальном цементе обломки не соприкасаются между собой, а погружены в массу цемента. Генетически он представляет собой образование, одновременное с зернами породы или представляющее продукт их замещения. Поровый цемент полностью или частично заполняет пустоты (поры) между контактирующими обломками, а контактовый развит лишь в местах соприкосновения зерен. Он может получиться, в частности, при выщелачивании порового цемента. Контактовый цемент менее прочен по сравнению с другими, что связано и с меньшим объемом цементирующего вещества. Цементы могут отличаться также по степени однородности, кристалличности и др.

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал. Крепкие песчаники высокопрочные, малосжимаемы, слабоводопроницаемы

19. Химическое выветривание. Основные виды химических реакций, протекающих в горных породах.

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты. В породах кроме растворения протекают реакции обмена, замещения, окисления, гидратация и дегидратация. В ходе реакции гидролиза полевых шпатов, в граните образуются новые, вторичные глинистые минералы.

В ходе химических реакций образуются многие растворимые (хлориды, карбонаты, сульфаты) и нерастворимые минералы типа глинистых образований (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.). Простейшим видом химического выветривания является растворение в воде. Легко растворяются каменная соль, гипс, хуже – породы из группы карбонатов. Разрушительное действие оказывает процесс гидратации. Примером может служить переход ангидрита в гипс CaSO4 + 2Н2О = CaSO4 *2Н2О. Этот процесс сопровождается резким увеличением объема (до 50—60 %), что вызывает разрушительное давление гипса на окружающие породы. В присутствии воды происходит также окисление. Например, минерал пирит, который часто присутствует в различных породах, превращается в гидрат оксида железа с одновременным образованием серной кислоты, которая, в свою очередь, весьма разрушительно действует на многие минералы

При химическом выветривании значительное воздействие на породы оказывает вода, содержащая в своем составе углекислоту. В результате этого полевые шпаты превращаются в глинистые образования Интенсивность химического выветривания зависит от площади , воздействия воды и растворов, их температуры, а также степени : устойчивости минералов в отношении агентов выветривания. Наиболее устойчивыми являются минералы кварц, мусковит, корунд; менее устойчивы — кальцит, доломит и др. Интенсивности химического выветривания способствует дробление пород в результате механического выветривания. Наибольшее значение химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

20. Глинистые минералы. Свойства. Стадии изменения глинистого осадка при формировании глинистых пород.

Глинистые минералы — группа минералов, главным образом слоистых силикатов, входящих в состав глин в качестве основной составляющей.

Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые минералы испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации.

Главные глинистые минералы — каолинит, монтмориллонит, серпентин, гидрослюды, хлориты. Характеризуются тонкодисперсностью (размер частиц в основном <0,01 мм), сорбционными свойствами, высокой ёмкостью катионного и анионного обмена (монтмориллонит), способностью набухать и удерживать воду, пластичностью и тугоплавкостью. Образование глинистых минералов в основном связано с выветриванием различных горных пород. Применяют в производстве керамики, в тч тонкой (фаянс, фарфор), кислотостойких и отбеливающих материалов, цемента, наполнителей, глинистых.

Стадия осадконакопления. Стуктурообразование начинается с агрегации (слипание) и коагуляции(взаимодействие частиц с образованием сплошной объемной структуры) в водной среде. В этой стадии образуются илы с ячеистой структурой.

Стадия диагенеза: уплотнение и дегидратация. Происходит уменьшение общей пористости, переход в более ближние коагуляционные контакты за счет гравитационного уплотнения, система переходит в пластичной системы с вязким деформированием, в конце ближний контакт сменяется на переходные и фазовые контакты. Для пород на этом этапе характерна анизотропия.

Стадия катагенеза: преобразование осадочных пород при повышенных давлениях и t при их погружении на глбину до 10км. В результате таких преобразований глинистые породы приобретают свойства твердых тел. Переходные контакты полностью преобразуются в фазовые. Прочная структура - аргиллит.

Стадия метагенеза: глубокое преобразование осадочных пород при их погружении в нижнюю часть земной коры до 15 км: микроструктура глинистых пород претерпевает сильное изменение под действием сильного давления, t, горячих газов и растворов. Происходит процесс перекристаллизации, замещение одних веществ на другие. превращение в скальную гп., характериующейся высокой прочностью на сжатие и упруго-хрупким характером разрушения, большой анизотропией деформационной и прочностных свойств.

Выглядит как-то так:

Суспензии - глинистый осадок (ил) - аргиллит(не размок) - глинистый сланец - филлит (слюдяной сланец)