Породообразующие минералы и горные породы. Учебно-методическое пособие

Осадочные обломочные и глинистые горные породы

иводоемов, так и на суше (при выветривании, геологической работе рек, льда и др.) и представляют собой землистые образования, дающие с водой пластическую массу, которая при высыхании затвердевает, а при обжиге приобретает твердость камня. Глинистые породы являются продуктом разложения и выветривания полевошпатовых и некоторых других горных пород: под многолетним воздействием температурных изменений, солнечных лучей, осадков и ветра кристаллические горные породы растрескиваются и разрушаются, а при химическом взаимодействии с углекислым газом воздуха и водой постепенно превращаются в глинистые минералы, карбонаты и кварц.

Глинистые породы пластичны (т. е. способны под давлением принимать любую форму и сохранять ее после снятия давления)

имогут поглощать большое количество воды, при этом набухая. Классификация глинистых пород, в соответствии с которой они получают названия, представлена в табл. 9.

31

Лабораторная работа № 3

Характерные свойства глинистых пород (набухание, усадка, пластичность) обусловлены наличием глинистых минералов – каолинитовых, монтмориллонитовых, гидрослюдистых и других слоистых алюмосиликатов. Помимо них, в глинистых породах содержатся обломочные частицы (крупнообломочные, песчаные, пылеватые). В собственно глинах глинистых частиц более 30 % от общего объема породы, в суглинках – от 10 до 30 %, в супесях – от 3 до 10 %. В глинах также могут присутствовать карбонатные частицы. Плотные сцементированные глинистые породы, утратившие пластичность и способность поглощать воду, называются аргиллитами. Структура глинистых пород – пелитовая. Текстура – слоистая, пятнистая, сетчатая. Цвет – бурый, серый, белый (каолиниты), голубой (кембрийские глины), желтоватый (бентониты, флоридины), зеленый (глаукониты, монтмориллони- ты),розовый,красный(комовыеглины,железисто-монтморилло- нитовые глины), коричневый, черный.

В полевых условиях можно использовать следующую методику определения породы: образец увлажняют и перемешивают дотестообразного состояния,из подготовленногогрунтаналадони скатывают шарик и пробуют раскатать его в шнур толщиной около 3 мм или чуть больше, затем шнур сворачивают в кольцо диаметром2–3см.Глинаскатываетсявдлинныйтонкийшнур,из которого получается кольцо без трещин.

32

Осадочные обломочные и глинистые горные породы

Суглинки, в отличие от глин, имеют заметные песчаные частицы, пятна и прослои ожелезнения. Легкий суглинок образует шнур, который можно свернуть в кольцо, однако оно получается очень непрочным и легко распадается на части при скатывании с ладони или при попытке взять его в руки. Средний суглинок формирует сплошной шнур, но кольцо из него получается с трещинами и переломами. Тяжелый суглинок легко раскатывается вшнур,нокольцоимееттрещины.Окраскасуглинковпреимущественно буроватая, серая, реже красноватая.

Супеси внешне напоминают суглинки и алевриты. В них присутствуют мельчайшие частицы, неразличимые глазом, которые легко раздавливаются пальцами и оставляют в порах кожи следы. Окраска разнообразная, чаще сероватая. Текстура – слоистая, пятнистая, сетчатая. Структура – пелитовая. Супесь образует шарик, который не удается раскатать в шнур (получаются только его зачатки).

При определении супесей и суглинков требуется внимательность, так как они могут быть пылеватыми. Эти разновидности различают по сухому методу:

•пылеватые супеси и легкие пылеватые суглинки образуют непрочные комочки, которые при раздавливании пальцами легко распадаются;супесиприрастираниипроизводятшуршащийзвук

иссыпаются с руки, а при растирании легких суглинков ощущается ясно различимая шероховатость, глинистые частицы втираются в кожу;

•средние пылеватые суглинки дают ощущение мучнисто-

сти (тонкой муки со слабозаметной шероховатостью); комки раздавливаются с некоторым усилием;

•тяжелые пылеватые суглинки в сухом состоянии с тру-

домподдаютсяраздавливанию;прирастираниидаютощущение тонкой муки, но без шероховатости.

Глины широко применяются в промышленности (в производстве керамической плитки, огнеупоров, тонкой керамики, фарфорофаянсовых и сантехнических изделий, а также для очистки пищевых масел и соков), строительстве (при

33

Лабораторная работа № 3

изготовлении кирпича, керамзита и других стройматериалов), в быту (в частности, в косметике), а также в качестве материала для художественных работ (лепки). Керамзитовый гравий и песок, производимые из керамзитовых глин путем отжига со вспучиванием, активно используются при изготовлении строительных материалов (керамзитобетона, керамзитобетонных блоков, стеновых панелей и др.), в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов. В зависимости от режима обработки глины получается керамзит различной насыпной плотности.

Аргиллит(отгреч.argillos–глинаи líthos–камень)образует- ся при цементации дисперсных осадочных глинистых грунтов – суглинков, глин. Тип породы по вещественному составу – силикатная. Основные минералы: глинистые (мягкие, царапаются ногтем, скользят по стеклу), кварц и полевой шпат (выявляются по отдельным царапинам на стекле при скольжении образца). Цвет – серый, темно-серый до черного, реже коричневый, зеленоватый. Структура – скрытокристаллическая; по преобладающему содержанию невидимых глазом частиц глинистых минералов (менее 0,005 мм) – глинистая (пелитовая). Текстура – однородная, тонкослоистая.

Отличия аргиллита:

•от алевролитов – скользит по стеклу, оставляя неглубокие царапины;

•отглинистыхсланцев–неровныйизломиотсутствиеслан- цеватости;

•от глин, суглинков – не размокает в воде, не пластичен.

За неимением других грунтов аргиллит используется в качестве крупнообломочного грунта при строительстве автомобильных дорог (для возведения земляного полотна) и в гражданском строительстве (для подсыпок и насыпей). Склонен к скорому выветриванию в выемках и котлованах, где, как и алевролит, распадается наплитчатыеили листоватые отдельности, остроугольные щебенку и дресву и в конечном итоге довольно быстро выветривается до суглинков, глин.

34

Осадочные обломочные и глинистые горные породы

Контрольные вопросы

1.  Какие горные породы называются осадочными? 2.  Как образуются осадочные породы?

3.  Приведите примеры осадочных пород различных групп. 4.  Каковы различия между песком и песчаником, галечником

и щебнем, гравием и валунами?

5.  Какие минералы входят в состав осадочных пород? 6.  Укажите характерные признаки осадочных пород. 7.  Дайте характеристику глинистых пород.

8.  Почемувприповерхностной частиземнойкорыпреобладают осадочные породы?

35

Лабораторная работа № 4 ОСАДОЧНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ

И БИОХИМИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Цель работы – ознакомиться с основными разновидностями осадочных химических и биохимических горных пород и научиться определять их, исходя из структурно-текстурных осо­ бенностей.

Классификацияхимическихибиохимическихпород(табл.10) основывается на различии их минерального состава, в значительной мере определяющего растворимость пород.

Таблица 10

Схематическая классификация основных типов химических и биохимических пород

36

Осадочные химические и биохимические горные породы

* Органогенная структураданных породвидна только подмикроскопом.

Между химическими и биохимическими породами существуют промежуточные виды горных пород смешанного происхождения: опоковая глина, мергель, карбонатная глина, доломитизированный известняк и т. д.

Кратко охарактеризуем указанные в табл. 10 подгруппы химических и биохимических пород.

Среди карбонатных пород наиболее распространены известняки – образования, состоящие из кальцита с примесью глины и песка. При увеличении глинистых примесей известняки переходят в мергели, а при увеличении песка – в песчаные известняки и известковые песчаники. Известняки подразделяются на химические и биогенные (ракушечник, мел). Породы, содержащие не менее 95 % CaCO3·MgCO3, называются доломитами. Чистые доломиты встречаются редко, макроскопически они трудноотличимы от известняков. Общий диагностический признак

37

Лабораторная работа № 4

карбонатных пород –вскипание с HCl. Известняки и мергели реагируют сильно, доломиты – только в измельченном виде. Структуры и текстуры пород различны (см. табл. 10), окраска также разнообразна – от белой до черной, чаще землисто-серая.

Кремнистые породы бывают биологического, химического

ивулканогенно-осадочногопроисхождения.Изкремнистыхорга- нических пород чаще встречаются диатомиты, состоящие из микроскопических скелетов диатомовых водорослей, построенных из опала. Визуально неотличимы от диатомитов трепелы – кремнистые породы химического происхождения. Опока, внешне напоминающая мергель, представляет собой относительно легкую

итвердую кремнистую породу с примесью глинистого вещества. Яшма – это плотная твердая кремнистая порода с раковистым изломом,частосодержащаяостаткимикроорганизмов.Общийпризнак кремнистых пород – низкая плотность: у диатомита и трепела – менее 1 г/см3; у опоки – 1,4–1,6 г/см3.

Сульфатные породы (гипс и ангидрит, почти полностью состоящие из одноименных минералов) и галогениды (галит, сильвин) образуются путем осаждения из воды в соленосных бассейнах и относятся к осадочным солям.

Общий признак сульфатных пород – кристаллически-зерни- стая структура. Гипс царапается ногтем (твердость 2), ангидрит – нет. Ангидрит более плотный, обладает неяснокристаллическим строением. Окраска сульфатных пород белая, серая, голубоватая, красная, черная.

Галоидные породы имеют ясную кристаллически-зернистую структуру, низкую плотность, производят ощущение влажности

ихолодят руку. Окраска белая, серая. Отличительный признак – соленость.

Другие породы биохимического происхождения (углеродистые, железистые, фосфатные) мы не рассматриваем, так как они являются полезными ископаемыми.

Строительные свойства химических и биохимических пород очень разнообразны. Породы, по происхождению являющиеся химическими осадками, обладают достаточной механической

38

Осадочные химические и биохимические горные породы

прочностью, чтобы быть надежным основанием любого сооружения, однако растворение водой может резко отразиться на их устойчивости. Известняки, гипс и соли подвержены процессам карстообразования.

Форма отчета по лабораторной работе:необходимоописать восемь образцов (см. пример в табл. 11), а также охарактеризовать их классификационное положение и строительные свойства по ГОСТ 25100–2011.

Таблица 11

Описание осадочных пород

Контрольные вопросы

1.  Назовите отличительные особенности карбонатных пород. 2.  Дайте характеристику кремнистых пород.

3.  Какие породы относятся к осадочным солям?

4.  Каковы строительные свойства химических и биохимических пород?

39

Лабораторная работа № 5 МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Цели работы – получить представление о метаморфических горных породах и их свойствах, научиться определять разновидности пород по внешним признакам.

Метаморфические горные породы возникают при преобразовании осадочных и магматических пород в недрах Земли в результате воздействия высоких давлений и температур, приноса или выноса вещества высокотемпературными растворами и газами. Определяющую роль при формировании метаморфической породы играет состав исходной породы.

Выделяется несколько типов метаморфизма:

•региональный метаморфизм идет на больших глубинах под действием высоких давлений и температур и охватывает территории, на которых происходят прогибания земной коры;

•динамометаморфизм возникает под действием давления

вусловиях невысоких температур при складкообразовательных движениях земной коры;

•контактовый метаморфизм происходит при тепловом и химическом воздействии магмы, внедрившейся в земную кору, на вмещающие породы.

По внешнему облику и условиям залегания метаморфические породы занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными. Они состоят из минералов, устойчивых в условиях высоких температур и давлений: большинство минералов относится к магматическим породам (кварц, полевые шпаты, слюды, роговая обманка, авгит), из осадочных минералов присутствует лишь кальцит. Только для метаморфических пород характерны тальк, графит, хлорит, гранит и т. д.

40