Методические указания по определению горных пород полевым методом

В кислых и средних породах преобладают светлые минералы, а в основных и ультраосновных - темные.

Второе свойство: Трещины и отдельности

При охлаждении магмы происходит уменьшение ее объема, что вызывает образование трещин в породе.

В зависимости от системы расположения, трещины классифицируются:

1) Плитообразные отдельности - образования при наличии частых
горизонтальных и весьма редких вертикальных трещин, что позволяет при
разработке получать плиты пород крупных размеров.

Рисунок 2.2 Плитообразные отдельности

2) Параллелепипедальные - когда порода разбита частыми горизонтальными и вертикальными трещинами.

Рисунок 2.3 Параллелепипедальные

отдельности

3) Глыбовая или матрицевидная отдельность - неправильная система
трещин.

Рисунок 2.4 Глыбовые отдельности

4) Столбчатая отдельность - трещины разделяют породу на
многогранные столбы.

Рисунок 2.5 Столбчатые отдельности

5) Шарообразная - шарообразные глыбы.

Рисунок 2.6 Шарообразная отдельность

При организации разработки каменных горных пород необходимо учитывать наличие определенной системы трещин и отдельностей, так как от них зависит выбор способов производства взрывных работ, вид и количество получаемой каменной продукции.

Третье свойство: Структура или строение

Структура - строение породы, то есть степень кристалличности, формы и размеры зерен породообразующих минералов, входящих в породу. Различают:

1) Кристаллически-зернистая структура - когда вся порода состоит из кристаллических зерен минералов (гранит, сиенит, диорит и др.)

Рисунок 2.7 Примеры кристаллически-зернистой структуры

По наличию зерен породы кристаллически-зернистой структуры делятся на:

а) Крупнозернистые кристаллы размером более 5 мм.

б) Среднезернистые кристаллы размером от 5 до 1 мм.

в) Мелкозернистые кристаллы размером менее 1 мм.

2) Скрытокристаллическая структура (характерна для излившихся пород) - зерна минералов видны только под микроскопом.

Рисунок 2.8 Примеры скрытокристаллической структуры

1. Порфировая структура (порфир, порфирит) - в аморфной массе

выделяются редкие кристаллы, которые называются вкрапленники.

Рисунок 2.9 Примеры порфировой структуры

1. Стекловатая структура - породы с такой структурой состоят из

вулканического стекла, образовавшегося при быстром остывании магмы
(пемза, обсидиан - имеет раковистый излом).

Рисунок 2.10 Примеры стекловатой структуры

1. Диабазовая или игольчатая — когда зерна минералов вытянуты в

одном направлении.

Рисунок 2.11 Примеры игольчатой структуры

Четвертое свойство: Текстура или сложение

Сложение - это взаимное расположение зерен минералов в породе.

Различают:

1. Однородное или массивное - когда зерна минералов плотно прижаты

друг к другу.

Рисунок 2.12 Примеры массивного (однородного) сложения

1. Неоднородное - зерна расположены в беспорядке, иногда –

гнездообразно.

Рисунок 2.13 Примеры неоднородного сложения

1. Пористое - видны на глаз пустоты.

Рисунок 2.14 Примеры пористого сложения

1. Сланцеватое - входящие в горные породы зерна минералов

располагаются параллельно между собой (характерно для метаморфических
горных пород).

Рисунок 2.15 Примеры сланцеватого сложения

2.2 Применение магматических горных пород в дорожном строительстве

Интрузивные магматические горные породы применяют для изготовления щебня, штучных каменных материалов, для фундаментов зданий и сооружений.

Лабрадорит применяют как облицовочный материал.

Диабаз, базальт, порфир, порфирит, в зависимости от свойств, применяют как интрузивные породы.

Вулканический туф, вулканическое стекло (обсидиан), пемзу применяют в качестве активных добавок для производства строительных материалов.

3.ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Осадочные породы, образующиеся на поверхности Земли при разрушении любых, ранее существовавших пород и минералов и последующем механическом или химическом отложении продуктов этого разложения (обломочные и химические породы), а также благодаря жизнедеятельности или отмирания организмов (биохимические породы).

3.1Обломочные осадочные рыхлые горные породы

Таблица 3.1 Классификация обломочных рыхлых пород по размеру

3.2 Применение обломочных осадочных рыхлых горных пород в

дорожном строительстве

Галька, гравий, песок (и остроугольные частицы этих пород) применяют для устройства дорожной одежды, в качестве заполнителей для бетонов, при удовлетворении требованиям ГОСТ на заполнители.

Валуны и булыжники предварительно дробят. Пылеватые и глинистые частицы составляют основу глинистых грунтов, которые применяют для отсыпки земляного полотна.

На рис.16 представлены основные виды осадочных рыхлых пород.

Рисунок 3.1 Осадочные рыхлые породы

3.3 Обломочные осадочные сцементированные породы

Основными представителями этого класса являются:

- песчаник - сцементированный песок;

- конгломерат - сцементированные галька и гравий;

- брекчия - сцементированный природный щебень;

- аргиллит - сцементированный суглинок;

- алевролит - сцементированная глина.

Природным цементом служат:

- кремнезем;

- углекислая известь;

- гидраты окиси железа;

- пылеватые и глинистые частицы.

а б в

Рисунок 3.2 Осадочные сцементированные горные породы: а - конгломерат;

б - брекчия; в - песчаник

3.4 Применение обломочных осадочных сцементированных горных пород в дорожном строительстве

Песчаник, конгломерат, брекчия, в зависимости от свойств, применяются для приготовления строительных материалов (щебень, гравий, галька).

Аргиллит и алевролит - особые грунты, нежелательны для применения в дорожном строительстве.

3.5 Обломочные биохимические породы

Известняки - это горные породы, состоящие из углекислой извести (кальцита) и примесей. Примеси могут быть окрашивать известняки в различные цвета.

Таблица 3.2 Содержание различных примесей в известняках

• мраморовидная;

• кристаллически - зернистая;

• ракушечная;

• меловидная.

Сложение бывает плотное и пористое и т.д.

а б в г

Рисунок 3.3 Структура известняков: а –мраморовидная; б –ракушечная;

в – меловидная; г – кристаллически - зернистая

Виды известняков:

Известняк, состоящий на 90-95% СаСО₃ (кальцит) называется - чистым.

Известняк, состоящий на 50-60% СаСО₃ (кальцит), а остальное глина, называется - мергель.

Известняк, состоящий на 25-50% СаСО₃ (кальцит), а остальное глина, называется - мергелистый известняк.

Опока и трепел - кремнистые породы, образовавшиеся при перекристаллизации водорослей.

3.6 Применение осадочных биохимических горных пород в дорожном

строительстве

Применение известняков в качестве дорожно-строительных материалов зависит от их свойств. Известняки после получения щебня могут применяться как заполнители для бетона, для получения гидравлических вяжущих.

Чистый известняк - это сырье для получения минерального порошка.

Мергель - сырье для производства цемента.

Опока и трепел применяют в качестве активных добавок при производстве строительных материалов (цемента) после помола.

Гипс, ангидрид и доломит (химические породы) применяют для изготовления вяжущих в строительном производстве.

1. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

Метаморфические породы образуются на больших глубинах из магматических, осадочных или ранее метаморфизованных пород при воздействии на них высоких температур и давлений, свойственных этим глубинам, а так же в ряду случаев благодаря воздействию температур или обогащения различными газообразными и парообразными веществами, выделяющимися из близкорасположенного магматического очага.

Типы метаморфизма:

1) Контактовый - непосредственно связан с внедрением магмы в земную кору. При этом вследствие высокой температуры магматического

расплава идут процессы перекристаллизации минералов, входящих в состав горных пород. Горные породы также испытывают сильное воздействие газов и паров воды, что усиливает коренное изменение химического состава соприкасающихся пород. Например, в результате контактового метаморфизма осадочные карбонатные породы (песчаник) превращаются в породы переменного состава, состоящие в основном из известково-железистых скатов (кварцит).

1. Дислокационный (динамометаморфзм) - связан с тектоническим

движениями земной коры, вызывающими образование складок и
изменение горных пород под влиянием сильного одностороннего
давления.

1. Региональный метаморфизм — проявляется в глубоких слоях на

огромных площадях и захватывает самые разнообразные горные породы.

4.1 Применение метаморфических горных пород в дорожном

строительстве

Гнейс и кварцит применяют как интрузивные магматические горные породы.

Мрамор - как облицовочный материал.

Сланцы в дорожном строительстве не используются.

4.2 Основные способы определения горных пород

1. Микроскопический способ.

2. Макроскопический (полевой) способ.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПОЛЕВЫМ МЕТОДОМ (ПО ВНЕШНИМ ПРИЗНАКАМ)

Оборудование: Лупа 7-10- кратного увеличения, стальная игла, молоток, шкала твердости, перочинный нож, склянка с 10%-ным раствором соляной кислоты, фарфоровая пластинка.

Подготовка пробы: Образец горной породы очищают от пыли и грязи, откалывают молотком для получения свежего излома.

Порядок определения горных пород: группа пород по происхождению, цвет, структура, сложение, минералогический состав.

5.1Определение группы пород по происхождению

После предварительного знакомства с горными породами и изучения таблиц, где предоставлены свойства пород, известно, что большинство изверженных горных пород имеют темно-серый, розовый, зеленоватый и черный цвет.

Структура этих пород кристаллически-зернистая, мелко- или скрытокристаллическая, порфировая и стекловатая. Сложение - массивное (однородное) или пористое. Породы эти, как правило, твердые и состоят из эндогенных (первичных) минералов.

Осадочные горные породы имеют более светлую окраску, они более легкие, чем изверженные, сложение их часто пористое, реже массивное (однородное). Состоят они, как правило, их экзогенных (вторичных) минералов или из окатанных или остроугольных обломков рыхлых или сцементированных пород. Многие осадочные породы вскипают от капли разбавленной соляной кислоты. Только осадочные породы состоят из остатков органического мира и содержат окаменелости и их отпечатки.

Метаморфические породы имеют разный цвет - от белого до черного. Структура их бывает от кристаллически-зернистой до неполно-кристаллической. Большинство этих пород, за исключением мрамора и кварцита, обладает сланцеватым сложением. Состоят эти породы как из эндогенных (первичных), так и из экзогенных (вторичных) минералов. Определив группу и подгруппу горных пород, поиски ведут по таблицам данной группы, уточняя цвет, структуру, сложение, твердость, и минералогический состав, обращая внимание на особые признаки пород.

5.2 Задание на выполнение практической работы по определению горных пород полевым методом (по внешним признакам)

1. Получив три коллекции горных пород (магматические, осадочные и метаморфические),

необходимо изучить породы, согласно порядку определения их свойств, затем выучить их названия и сдать устно преподавателю.

1. Пользуясь методическими указаниями и другой литературой, приведенной в списке, заполнить

таблицу по трем коллекциям горных пород.

Приложение А

Таблица1. Магматические (изверженные) горные породы

Продолжение таблицы 1

Приложение Б

Таблица 2 Метаморфические горные породы

Приложение В

Таблица 3. Осадочные горные породы

Продолжение таблицы 5

Осадочные сцементированные, обломочные горные породы (скальные грунты)

Список литературы

1. Короновский Н.В. Геология / Н.В., Н.А. Ясманов – М.: Академия, 2010. – 448 с.

1. Безрук В.М. Геология и грунтоведение / В.М. Безрук – М.: Недра, 1984. – 224 с.

2. Попова З.А.Исследования грунтов для дорожного строительства: учебное пособие / З.А. Попова – М.: Транспорт, 1985. – 126 с.

3. Единое окнодоступа к образовательным ресурсам. Электронная библиотека [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://window.edu.ru/window, свободный. - Загл. с экрана

4. Российская национальная библиотека [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://nlr.ru.lawcenter, свободный. – Загл. с экрана.