Инженерная геология. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов строительных специальностей

21

Условия образования магматических пород отражаются на их структуре и текстуре.

Структура магматических пород определяется степенью кристалличности, абсолютными и относительными размерами и формой кристаллов. Полнокристаллическая (яснозернистая) структура характеризуется наличием хорошо видимых кристаллов, составляющих все массу породы, она присуща глубинным породам. Неполнокристаллическая (полукристаллическая) структура представляет собой сочетание аморфной (стекловатой) массы и кристаллов (обычно кварца, полевого шпата), характерна для вулканических выбросов. Стекловатая (аморфная) структура типична для излившихся пород.

По абсолютным размерам составных частей различают структуры: крупнозернистые (размеры зерен более 5 мм), среднезернистые (5-2 мм), мелкозернистые (2-0,2 мм), скрытокристаллические (зерна различимы под микроскопом). Разновидность неравномернозернистой структуры, отличающаяся включением крупных вкраплений в мелкозернистую или стекловатую основную массу, называют порфировой. Структуру с закономерным взаимным прорастанием кристаллов, напоминающую древние письмена, называют пегматитовой.

Выделяют различные виды текстур магматических пород (по характеру заполнения пространства): компактная (массивная) текстура представляет собой равномерное, плотное расположение минералов и характерна главным образом для глубинных и для некоторых излившихся пород; полосчатая текстура – чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры; пористая текстура – порода содержит видимые глазом пустоты и встречается только у излившихся пород.

При наличии пор овальной формы, заполненных веществом иного, чем порода состава, текстуру называют миндалекаменной. Встречается она у вулканических выбросов. У излившихся пород встречаются кавернозные, ноздреватые и другие текстуры.

Минеральный состав магматических пород зависит от химического состава исходной массы. По содержанию окиси кремния SiO2 (кислотности) выделяют породы кислого (более 65%), среднего (65-52%), основного (52-40%), ультраосновного (менее 40 %) состава, для каждого из которых характерны определенные сочетания минералов (см. табл. 5).

В составе кислотных пород заметно преобладают кислотные минералы (кварц), поэтому окраска этих пород светлая. В средних породах темноцветных минералов около 25% (полевой шпат имеет зеленоватую окраску, серый цвет), что придает породе пеструю окраску.

19

Магматические (изверженные) горные породы

20

Таблица 5

Классификация магматических пород

21

22

23

24

В составе основных пород содержание темноцветных минералов – 50%, поэтому окраска темная. Ультраосновные породы содержат только темноцветные минералы.

Схематическая классификация основных видов магматических пород приведена на рис. 1.

При остывании магмы в связи с изменением объема в породах возникают тончайшие трещины, которые разбивают массив на отдельные участки (формы). В зависимости от системы расположения трещин возникают отдельности: столбчатая (базальт), глыбовая (гранит), шаровая (диабаз) и др. Отдельность магматических пород имеет большое значение при разработке – облегчает добычу и обработку пород.

Магматические породы являются наиболее надежным основанием зданий и сооружений. На оценку их надежности влияют степень выветрелости, наличие трещиноватости, форма залегания, структурнотекстовые и другие характеристики (см. табл. 6).

2. Цель и содержание работы

Целью работы является описание и определение магматических горных пород, изучение их структуры, текстуры, происхождения (генезиса) и различных свойств.

Работа предусматривает следующие определения:

1)внешний осмотр образцов пород, определение окраски, особых черт; определение структуры породы;

2)определение текстуры породы;

3)установление группы происхождения и наименования породы.

3. Материалы и оборудование для выполнения работы

1) коллекции образцов наиболее характерных и распространенных магматических горных пород;

2) лупа ручная.

4. Методика проведения работы

Определить и описать структурно-текстурные признаки и состав не менее 7 групп образцов, дать описание породам. Оценить их строительные свойства.

Порядок определения магматических горных пород по табл. 5 следующий. Определить структуру породы – это дает возможность выделить строку (по горизонтали). Если структура порфировая или мелкозернистая, то положение искомой породы по горизонтали уточнить по текстурным признакам.

25

Установить окраску породы и приблизительный набор минералов, кислотность, после чего определить положение искомой породы по вертикали. На пересечении горизонтальной строки и вертикального ряда найти название породы.

Результаты определений магматических горных пород оформить в лабораторной тетради по форме табл. 7.

На основании выполненной работы и полученных данных, приведенных в табл. 7 «Определение магматической горной породы», следует сделать выводы:

1)зависимость свойств изученных образцов магматических пород (структуры, текстуры и др.) от их происхождения;

2)какие магматические горные породы имеют высокую прочность

инаходят применение в строительстве.

Вопросы для самопроверки

1.Назовите три группы горных пород по условиям их образования (по генетическому признаку).

2.Опишите условия образования магматических горных пород.

3.Назовите аналоги глубинных магматических горных пород.

4.Что такое структура и текстура магматической горной породы? Приведите примеры.

5.Какие структуры характерны для магматических горных пород?

6.Чем отличаются текстуры глубинных (интрузивных) и излившихся (эффузивных) горных пород?

7.Минералы каких классов входят в состав магматических горных пород? Какое это имеет практическое значение?

8.Каким образом магматические горные породы делят по кислотности? Как это отражается на их свойствах?

9.Какое значение имеет структура для оценки устойчивости горных пород против выветривания?

10.Какие наиболее характерные свойства являются общими для магматических горных пород?

26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

1. Общие сведения

Осадочные породы имеют наибольшее распространение и применение в качестве оснований сооружений и строительных материалов и в зависимости от происхождения (генезиса) и исходного вещества подразделяются на следующие основные группы: обломочные, химические (хемогенные), органогенные (рис. 2). В отдельный тип отнесены особые породы: торф, илы, сапропели, почвы, искусственные (техногенные) отложения.

Осадочные горные породы образуются при осаждении в воздушной или водной среде продуктов физического и химического выветривания различных исходных горных пород, а также минеральных остатков живых организмов. В образовании осадочных пород принимают участие минералы первичного происхождения (кварц, полевые шпаты, слюды и др.) и минералы вторичные (кальцит, гипс, каолин и др.), возникшие в данной породе в процессе ее существования.

Обломочные породы состоят из совокупности обломков магматических, метаморфических и ранее созданных осадочных пород и минералов. При классификации обломочных пород следует учитывать: а) размеры обломков (преобладающий размер); б) форму обломков и их минеральный состав; в) наличие или отсутствие цементации; г) тип и состав цементов (кремнеземистого, железистого, известкового, глинистого) или заполнителя; д) дополнительные сведения: наличие и состав отдельных включений, кавернозность или ноздреватость обломков, характер реакции с соляной кислотой, прочность, плотность (табл. 8).

Глинистые (тонкообломочные) осадочные породы различают по характеру связей между частицами, пластичным свойствам, происхождению, минеральному составу, засоленности, цвету. Глинистые породы представляют собой смесь трех фракций: песчаной, пылеватой и глинистой. Главной фракцией, определяющей специфические свойства глинистых пород (изменение объема и прочности при увлажнении, пластичность и др.), является глинистая, размер которой составляет менее 0,005 мм. По содержанию глинистой фракции породы классифицируются: глина 30%, суглинок 10…30%, супесь 3…10%. Каждая из этих пород в зависимости от количественного взаимоотношения песчаных, пылеватых и глинистых частиц имеет свои разновидности. Так, супесь бывает

27

легкая крупная, легкая пылеватая, тяжелая пылеватая; суглинки – легкие, легкие пылеватые, тяжелые, тяжелые пылеватые; глины – песчанистые, жирные. (Термины «суглинок» и «супесь» применяются только для четвертичных пород, для дочетвертичных глинистых пород применяется термин «глина»).

Глины в своем составе содержат более 30% глинистых частиц (гидрослюда, каолинит, монтмориллонит). В сухом состоянии они твердые и плотные, в соединении с водой дают пластичную массу, увеличиваются в объеме.

Обычно глины – это тонкодисперсные породы, окрашенные в различные цвета в зависимости от минерального состава и наличия примесей: каолинитовые и некоторые монтмориллонитовые глины – белой, светло-серой и желтоватой окраски, другие монтмориллонитовые и гидрослюдистые глины – зеленовато-голубоватой окраски, глины с органическими остатками – темного (до черного) цвета, глины с включениями окислов железа и марганца – красноватой, бурой и фиолетовой окраски.

Собственно глины обладают жирным и шелковистым блеском (на свежем срезе), излом для тощих глин и суглинков ровный или раковистый, слабо блестящий, для супесей излом землистый, с множеством бороздок от отдельных песчинок.