Геохронология земли

Классификация минералов и их описание.

Количество известных в настоящее время минералов около 7000. Их можно группировать по разным признакам. В основе принятой в настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Большое внимание уделяется также генезису (греч. " генезис " – происхождение). Роль различных минералов в строении горных пород неодинакова: одни встречаются редко и представляют собой лишь незначительные и необязательные включения; другие слагают основную массу, определяя их свойства; третьи, образующие локальные скопления или рассеянные в породах, представляют интерес как полезные ископаемые.

Классификация и характеристика

основных породообразуюших минералов

1.Силикаты. 2.Карбонаты

3.Окислы. 4.Гидроокислы.

5.Сульфиды. 6.Сульфаты.

7.Галоиды. 8.Фосфаты.

9.Вольфраматы. 10.Самородные элементы

1.Класс силикатов. Минералы этого класса широко распространены в земной коре (свыше 78%). Они образуются в эндогенных (внутренних) условиях, т.е. связаны с проявлениями магматизма и с метаморфическими процессами. Лишь немногие возникают в экзогенных (внешних) условиях. Многие минералы этого класса являются породообразующими магматических и метаморфических горных пород, реже осадочных.

Одним из наиболее распространенных минералов группы силикатовявляется роговая обманка (Ca, Na)₂(Mg,Fe²⁺)₄(Al,Fe³⁺) (OH)₂[(Si, Al)₄O₁₁]₂.

Биотит [K(Mg, Fe)₃(OH,F)₂[AlSi₃O₁₀]. Цвет черный, бурый, иногда зеленоватый; блеск стеклянный, местами перламутровый; твердость 2-3; плотность 3-3,2. Как у всех слюд, упругие листочки, отделяющиеся по спайности. В жилах отдельные кристаллы слюд достигают в сечении нескольких квадратных метров. Происхождение магматическое, гидротермальное, метаморфическое.

Мусковит [KAl₂(OH)₂[AlSi₃O₁₀] по многим свойствам близок к биотиту, но почти бесцветный со светло-розовым или серым оттенком, прозрачен в тонких листочках; плотность 2,7-3,1. Используется в электропромышленности, радиотехнике, приборостроении, для изготовления огнестойких строительных материалов, красок, смазочных материалов и др. Наиболее крупные месторождения РФ в Карелии, Восточной Сибири.

Тальк [Mg₃(OH)₂[Si₄)O₁₀] образует кристаллические агрегаты, реже отдельные крупные кристаллы и их сростки. Цвет белый, светло-зеленый; блеск стеклянный, перламутровый, у плотных мелкозернистых агрегатов матовый; листочки, отделенные по спайности, гибкие, неупругие; твердость 1, на ощупь жирный; плотность 2,8. Широко используется как огнеупорный материал, при изготовлении изоляторов, в парфюмерии и пр. Крупные месторождения РФ на Урале, в Восточном Саяне.

Серпентин (змеевик) [Mg₆(OH)₈[Si₄O₁₀] встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей. Тонковолокнистая разновидность называется хризотил-асбестом. Цвет светло-зеленый, желто-зеленый до черного, часто пятнистый, отдельные волокна белые; блеск стеклянный, жирный, у хризотил-асбеста шелковистый; твердость 2-4; плотность 2,5-2,7. Хризотил-асбест используется для изготовления огнестойких и теплоизоляционных материалов (труб, шифера). Месторождения в РФ на Урале, в Саянах и др.

Из глинистых минералов наибольшим распространением пользуется каолинит [Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀], образующий землистые агрегаты. Цвет белый; блеск агрегатов матовый; излом землистый; твердость 1, на ощупь жирный; плотность 2,6; легко поглощает влагу, намокая, становится пластичным. Употребляется в керамическом производстве, строительном деле, бумажной промышленности и др. Месторождения в РФ многочисленны: на Урале, Кавказе и в других местах.

Минералы Группы Полевых Шпатов пользуются широким распространением в земной коре, составляя в ней около 50 %. Являются породообразующими многих магматических и метаморфических горных пород. В трещинах образуют крупные кристаллы. Для всех полевых шпатов характерна спайность совершенная или средняя в двух направлениях под углом, близким к 90^o.

Наиболее распространен ортоклаз К[А1Si₃О₈]. Цвет от бесцветного, белого, светло-серого до разных оттенков розового и красно-желтого; спайность в двух направлениях под углом 90^o (отсюда и название минерала - прямоколющийся).

Минерал того же состава - микроклин. Его голубовато-зеленая разновидность - амазонит - по цвету легко отличается от других полевых шпатов.

Лабрадор (разновидности: лунный камень, солнечный камень, беломорит) – ценный поделочный и облицовочный камень.

2. Класс карбонатов объединяет большое число минералов, для которых характерна реакция с соляной кислотой, сопровождающаяся выделением углекислого газа, что помогает различать карбонаты от близких по многим свойствам минералов. Они часто светлоокрашенные, со стеклянным блеском; твердостью 3-4,5; спайностью совершенной в трех направлениях. Образование карбонатов связано с поверхностными химическими и биохимическими, с метаморфическими и гидротермальными процессами.

Кальцит, или известковый шпат Са[СО₃ ],- один из наиболее распространенных в земной коре минералов, участвующих в строении как осадочных, так и метаморфических пород. Встречается в виде кристаллических и скрытокристаллических агрегатов различной плотности, в пустотах в виде разнообразных натечных форм, кристаллов и их сростков. Цвет разнообразный - от бесцветного и белого, изредка до черного; блеск стеклянный, на отдельных участках перламутровый; прозрачный или просвечивающий (бесцветные прозрачные кристаллы кальцита, обладающие двулучепреломлением, называются исландским шпатом); твердость 3; плотность 2,7; бурно реагирует ("вскипает") с соляной кислотой. Применение разнообразно: в строительстве, в металлургической и химической промышленностях, как поделочный камень, исландский шпат - в оптике. Месторождения многочисленны.

Реже встречается сидерит Fе [СО₃], слагающий кристаллические и землистые агрегаты, образующий округлые конкреции и оолиты. Цвет желтовато-белый, буровато-серый; твердость 3,5-4,5; плотность 4. Реагирует только с подогретой соляной кислотой. Является важной железной рудой. Крупные месторождения РФ на Южном Урале.

3 и 4 - Классы окислов и гидроокислов. По количеству входящих в них минералов занимает одно из первых мест: на их долю приходится около 17% всей массы земной коры, около 12,5% составляют оксиды кремния и 3,9% - оксиды железа. Минералы этого класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.

Кварц Si0₂ - широко распространенный в земной коре породообразующий минерал. Встречается в виде зернистых агрегатов, плотных масс, зерен в породах, в пустотах образует кристаллы и их сростки, имеющие сложную форму. Цвет разнообразный - бесцветный, белый, серый, встречаются окрашенные разности. Окраска лежит в основе выделения разновидностей кварца (горный хрусталь - бесцветный прозрачный; раухтопаз - серо-дымчатый, бурый; аметист - фиолетовый; морион - черный и др.); просвечивает, реже прозрачен; блеск на гранях стеклянный, на изломе - жирный; излом раковистый или неровный; спайность весьма несовершенная; твердость 7; плотность 2,65. Кварц выделяется при кристаллизации магмы, выпадает из горячих растворов и паров, возникает в процессе метаморфизма. В экзогенных условиях образуется редко. Химически устойчив в любых условиях.

Халцедон SiO₂ - скрытокристаллический минерал, образующий плотные, часто натечные массы. Цвет различный, часто желто-бурых тонов. Окрашенные разновидности имеют особые названия: красного или оранжевого цвета – сердолик; с окраской, располагающейся полосами,- агат и др. Блеск восковой, жирный, матовый; просвечивает обычно только по краю; излом раковистый; твердость 7, Связан с гидротермальными процессами, сопровождающими вулканическую деятельность, возникает в экзогенных условиях. Кварц и халцедон используются в стекольной, химической промышленностях, в строительстве, горный хрусталь (пьезокварц) -в оптике и радиотехнике. Красиво окрашенные разновидности применяются в ювелирном деле. Месторождения многочисленны.

Опал SiO₂^.nH₂O - аморфный минерал. Содержание воды колеблется обычно в пределах от 1 до 5%, редко увеличиваясь до 34%. Образует плотные, часто натечные массы, слагает некоторые осадочные породы органогенного происхождения. Бесцветный, белый, серый, примесями бывает окрашен в различные цвета; просвечивает; блеск стеклянный, жирный; излом раковистый или неровный; твердость 5,5-6; плотность 1,9-2,3. Образуется при выветривании силикатов, в результате жизнедеятельности некоторых организмов; выпадает и из горячих растворов, образуя гейзериты. Используется в ювелирном деле как поделочный камень, в строительстве как абразивный материал.

В природе широко распространены минералы - оксиды железа.

Гематит, или железный блеск Fe₂О₃, образует плотные мелкокристаллические агрегаты чешуйчатого строения, скрытокристаллические массы (красный железняк), а также желваки (конкреции) радиально-лучистого или скорлуповатого строения.. Цвет от желто-серого, стально-серого и почти черного у кристаллических разностей и до темно-красного у скрытокристаллических; цвет черты от красно-бурого до вишнево-красного; непрозрачный; блеск от металлического до матового; твердость 5,5-6 (у скрытокристаллических агрегатов меньше); плотность 5,2.

Магнетит, или магнитный железняк FeО^.Fе₂О₃, или FeFe₂0₄, обычно образует плотные кристаллические агрегаты. По свойствам напоминает кристаллическую разновидность гематита, но отличается от него черным цветом черты и магнитными свойствами. Образование гематита и магнетита связано главным образом с эндогенными процессами - магматическими, гидротермальными и метаморфическими. Гематит может возникать и в экзогенных условиях (при выветривании, в морской среде). Месторождения руд, связанных с этими минералами, широко распространены. В РФ следует отметить Урал, Курскую Магнитную Аномалию.

5. К классу сульфидов принадлежат многочисленные минералы - руды металлов.

Галенит, или свинцовый блеск PbS,- встречается в виде кристаллических агрегатов, реже - отдельных кристаллов и их сростков. Цвет свинцово-серый; черта серовато-черная, блестящая; блеск металлический; непрозрачный; спайность совершенная твердость 2,5; плотность 7,5.

Сфалерит, или цинковая обманка ZnS, -встречается в виде кристаллических агрегатов. Цвет бурый, редко бесцветный, примесями железа бывает окрашен в черный; черта желтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; просвечивает; спайность совершенная, твердость 3,5-4; плотность около 4.

Месторождения галенита и сфалерита, руд свинца и цинка в РФ многочисленны, например, на Северном Кавказе, Забайкалье.

Происхождение минералов класса сульфидов связано главным образом с горячими водными растворами (гидротермами). Они часто встречаются в кварцевых жилах вместе со многими минералами класса самородных элементов.

Пирит или серный колчедан FeS₂ хорошо ограненные кристаллы латунно – желтого цвета с металлическим блеском, черта черная, спайность несовершенная, твердость – 6-6.5, удельный вес – 4.9 – 5.2. Пирит в зоне выветривания легко разрушается, поэтому его примесь значительно снижает качество стройматериалов.

6.Класс сульфатов. Известно около 260 минералов группы сульфатов. Происхождение связано с водными растворами; светлые, малая твердость, иногда в кристаллической решетке присутствует вода.

Гипс CaSO₄*2H₂O – водосодержащий сульфат. Цвет белый, светлые тона. Блеск стеклянный, иногда матовый, спайность совершенная, твердость 1.5 – 2. Заметно растворим в воде. Широко используется в строительстве.

Ангидрит CaSO₄ – безводная разновидность. Цвет белый, серый, голубоватый. Блеск – стеклянный. Спайность совершенная. Удельный вес 2.8 – 3. Твердость 3 – 3.5. применяется как поделочный камень, добавка к портландцементу.

7.Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, хлористо-, йодистоводородных кислот. Наиболее распространенными минералами этого класса являются хлориды, образующиеся главным образом при испарении вод поверхностных бассейнов. Известны выделения хлоридов и из вулканических газов.

Галит NaCI - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Чистый галит бесцветный или белый, чаще окрашен в различные светлые цвета; блеск стеклянный; прозрачный или просвечивает; спайность совершенная, твердость 2; плотность около 2. Гигроскопичен, соленый на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора, натрия и их производных. Основные месторождения СССР находятся на Украине, на Урале, в Донбассе и во многих других местах.

Сильвин КСl - близок по происхождению и по физическим свойствам к галиту, с которым часто образует единые агрегаты. Отличительный признак - горько-соленый вкус. Применяется в основном как сырье для калийных удобрений, в химической промышленности.

Фториды связаны преимущественно с гидротермальными, а также с магматическими и пневматолитовыми процессами (греч. "пневма" - дух, газ). В экзогенных условиях образуются редко. К ним относится флюорит, или плавиковый шпат - CaF₂, встречающийся в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет разнообразный, часто меняющийся в одном кристалле от бесцветного к желтому, зеленому, голубому, фиолетовому; блеск стеклянный; спайность совершенная; твердость 4; плотность 3,18. Используется в металлургической, химической, керамической промышленности, прозрачные разновидности- в оптике. Основные месторождения СССР в Забайкалье и в Средней Азии.

8.Класс фосфатов. Наиболее распространенным минералом является апатит и фосфорит Са₅[РO₄]₃(F,ОН,Cl). Встречаются в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов. Цвет бесцветный, чаще бледно-зеленый; блеск стеклянный, излом неровный; спайность несовершенная; твердость 5; плотность 3,2. Происхождение магматическое. Широко используется для производства удобрения и в химической промышленности. Крупные месторождения СССР в Хибинах, в Прибайкалье.

9. Вольфраматы – WO₄ используется как тугоплавкий металл.

10. Классы самородных элементов. Минералы этого класса не относятся к породообразующим, но многие из них являются ценными полезными ископаемыми.

Из наиболее распространенных минералов этого класса можно назвать серу S, возникающую в процессе возгонки паров при вулканических извержениях, а также в поверхностных условиях при химических изменениях минералов классов сульфидов и сульфатов и биогенным путем. Используется в химической промышленности для получения серной кислоты, в сельском хозяйстве и в ряде других отраслей.

Графит С связан преимущественно с процессами метаморфизма. Широко применяется в металлургии, для производства электродов и др. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина и др.

11. Органические соединения. Минералы органического соединения (углеводородные соединения). По происхождению связаны с накоплением остатков растительных организмов и последующих их изменением (каменный уголь), либо кристаллизации высокомолекулярных углеводородов при охлаждении нефти (асфальт, озокерит). Общее название каустобиолиты.

ЛЕКЦИЯ №3

Горные породы

Горные породы представляют собой минеральные агрегаты. Каждой породе характерно большее или меньшее химико - минеральное постоянство. Горные породы могут состоять почти из одного минерала (кварцит)- это мономинеральная порода. Однако в природе распространены полиминеральные породы, состоящие из нескольких минералов; например, гранит состоит из полевого шпата, кварца, слюды. В отличие от минералов, горные породы не имеют химической формулы, а делятся по количеству химических соединений. Например: базальт в своем составе содержит набор химических соединений: SiО₂ -49-52%, А1₂О_З-10-14%, Fe₂O₃-4-14%, СаО-8-10% и т.д.

Горные породы делятся на: магматические, метаморфические, осадочные. 95% Земной коры состоит из магматических и метаморфических, пород; наиболее распространены на поверхности - осадочные породы (имеющиеся 5% осадочных пород покрывают 75% суши).

Происхождение и классификация

магматических горных пород

Известно около 600 видов магматических горных пород. Они образуются в результате застывания расплавленной магмы. Магма - это сложный силикатный расплав, насыщенный различными газообразными веществами и парами воды.

Прорываясь по трещинам земной коры, магма застывает в ее недрах, образуя глубинные (интрузивные) горные породы; если магма достигает поверхности земли, разливаясь потоками лавы, они называются излившимися (эффузивными), являются аналогами глубинных пород. При глубинном застывании магмы образуются полнокристаллические породы; плотные, массивные типа гранита, габбро, залегающие крупными массивами. Излившиеся магматические породы образуют лавовые потоки на поверхности. Это происходит при быстрой отдаче тепла и газовых компонентов; при низком давлении и температуре. В этих условиях образуются породы с большим количеством аморфного стекла, большой пористостью. Например: пемза, базальт.

Деление пород происходит не только на глубинные и излившиеся (интрузивные и эффузивные), но и по содержанию кварца (SiО₂), а также по структуре, текстуре.

Магматические горные породы образуют тела разнообразной формы и размеров, состав и строение которых зависят от условий ее застывания. В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается содержание оксида кремния, по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности:ультраосновные породы, содержащие менее 40% кремнезема (SiO₂), основные - 40-52, средние-52-65 и кислые - более 65%-75%.

Примечание: С уменьшением содержания Si в глубинных породах происходят изменения:

увеличивается удельный вес;

понижается температура плавления;

породы лучше поддаются полировке, но меньше блестят

окраска меняется от светлой до темной (т.е. с уменьшением содержания Si, увеличивается количество пироксенов).

Выветривание может быть очень значительным, обращая гранит в «гнилой камень», т.е. меняется структура и текстура породы.

Структура - это особенности внутреннего строения породы, обусловленные размерами, формой и количественным соотношением её составных частей-минералов.

По степени кристаллизации породы делят на:

1.зернистые (полнокристаллические),

2.полукристаллические (совместно кристаллы и аморфное стекло),

3.стекловатые (излившиеся).

По величине кристаллов:

1.крупнозернистые > 5 мм;

2.среднезернистые 1 -5 мм;

3.мелкозернистые <1мм.

Примечание: Для излившихся пород характерна порфировидная структура.

Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение частей породы в её объеме.

Текстура бывает:

1.массивная - равномерное плотное расположение зерен минералов,

2.полосчатая - чередования в породе участков различного минерального состава или различной структуры,

3.шлаковая текстура - порода содержит видимые глазом пустоты.

Отдельности магматических пород

Остывание магмы влечет за собой уменьшение объема и появлением в породах мельчайших трещин. Этими трещинами масса породы разделяется на отдельности различной формы. Например: столбчатая отдельность (базальт), глыбовая (гранит), шаровая (диабаз) и т.д.

Строительные свойства невыветрелых магматических горных пород высокие. Наибольшей прочностью обладают мелкозернистые и равномернозернистые структуры. Менее прочны крупнозернистые, порфировые и стекловатые породы массивной текстуры. Полосчатое строение облегчает разработку, но снижает качество породы. Отдельность магматических пород имеет значение при разработке, от этого зависит способ разработки и буро - взрывные работы (БВР). Трещиноватость сокращает вид, качество, количество получаемой каменной продукции.

Магматические породы являются наиболее надежным основанием сооружений. На оценку их надежности влияет степень выветрелости, наличие трещиноватости, формы залегания, структурно- текстурные особенности и другие.

Магматические породы широко распространены на Кавказе, Урале, Карелии, Сибири, Памир, Украина.

Кислые породы

Граниты - полнокристаллические зернистые, глубинные породы. Окраска или цвет: от светло - серой до мясо - красной, реже зеленоватой. Химический состав: калиевые полевые шпаты (40-60%); кварц-20-40%; цветные минералы - до 10% (слюда, роговая обманка; авгит). Бывают мелко-, средне-, крупнозернистые граниты. Текстура массивная, однородная. Объемный вес-2600-2700 кг/м ³.

Мелко- и среднезернистые граниты обладают большей прочность при сжатии (1600-2500 кГ/см ²) и устойчивостью к выветриванию. Наиболее устойчивы породы без пирита и малым количеством биотита.

Использование: для облицовки, кладки фундаментов, волнорезов, ступеней, бордюров, приготовления щебня и т.д.

Переходная стадия - гранодиорит.

Кварцевые порфиры и липариты аналогичны граниту, но излившиеся. Темных минералов меньше. Цвет - светлый. Структура порфировая, стекловатая масса с вкраплениями полевого шпата, кварца, биотита. Липариты могут быть пористыми. Объемный вес 2400-2650 кг/м³; предел прочности 1300-1800 кГ/см². При выветривании распадается на обломки, в конечном результате превращаемых в глину.

Вулканические стекла - стекловатые разновидности липаритов и кварцевых порфиров: обсидиан, пемза.

Обсидиан - темное аморфное стекло. Широко используется для изготовления темного стекла и гидравлической добавки.

Пемза - пористая стекловатая масса: удельный вес - меньше 1, цвет - белый, серый, желтоватый и другие. Использование: для изготовления пемзобетона, теплоизоляторов, заполнитель для легких бетонов, активная добавка к цементам, сухая окраска для штукатурки.

Средние породы

Диорит: диорит (глубинный), его аналоги - порфир, андезит (излившиеся породы).

Диорит: полнокристаллическая зернистая порода: цвет - от светло-серой до темно-черной, состав: светлые плагиоклазы - до 75%, роговая обманка; реже авгит, биотит, пирит, кварц – отсутствует. Текстура - массивная; объемный вес - 2800 - 3000 кг/м³, прочность-1800-2400 кГ/см². Порода вязкая, хорошо полируется, применяется для облицовки, поделок. Мелко- и среднезернистые породы обладают высокой морозостойкостью.

При выветривании диориты приобретают зеленоватый цвет и становятся непригодными для строительства.

Порфир, андезит (излившаяся порода) является аналогом диорита (глубинная). Структура - порфировая, Основная масса стекловатая. Вкрапления плагиоклазов, биотита, авгита, иногда роговой обманки.

Андезиты: цвет - серый, бурый; столбчатая или плитчатая отдельность; объемный вес - 2700-3100 кг/м³, прочность-1400-2500 кГ/см².

Сиениты - глубинного происхождения, их излившийся аналог –порфирит. В состав сиенитов в большом количестве входит кислый полевой шпат - ортоклаз.

Трахиты -полнокристаллические мелко- и среднезернистые глубинные породы. Цвет - розовый, красный, светло-серый. Основной минерал-ортоклаз, микроклин и плагиоклаз. Кварц отсутствует; в составе до 15% роговой обманки, авгит, редко биотит. Текстура - массивная, однородная; объемный вес-2600 -2800 кг/м ³, прочность- 1200-1800 кГ/см²,

Использование: также как и граниты. Из-за отсутствия кварца - порода хорошо полируется.

Порфириты ортоклазовые (бескварцевые). Структура мелкопористая, стекловатая, вкрапленники полевых шпатов. Цвет - белый, серый, желтоватый. Порода шероховатая на ощупь. Объемный вес - 2200-2600 кг/м³, прочность- 600-700 кГ/см², легко выветриваются, превращаясь в глину. Окраска более темная, чем у порфиров.

Примечание: Порфириты плотнее андезитов

Используются как стеновой и кислотоупорный материал, поделочный камень.

Основные породы

Основные породы – габбро (глубинные), диабаз (древняя излившаяся порода); базальт (молодая излившаяся порода).

Габбро - полнокристаллическая, средне - и крупнокристаллическая порода. Цвет - от темно- серой до черной окраски. Состав: полевой шпат, лабрадор, авгит, ортоклаз, роговая обманка., оливин (т.e.железосодержащие минералы); текстура – массивная; объемный вес - 2900-3100 кг/м³, прочность - 800 - 3600 кГ/см². Порода очень вязкая, плотная, трудно поддается обработке. Ценный декоративный камень, строительный камень, облицовочный материал, особенно для гидротехнических сооружений.

Примечание: Базальт и диабаз - излившиеся породы, габбро - глубинная порода.

Базальт - цвет - темный до черного; плотный, иногда пористый; структура - скрыто - кристаллическая, объемный вес - 3000-3300 кг/м³, прочность - 300 - 3500 до 5000 кГ/см², большая устойчивость к выветриванию. Используется - как строительный камень, электроизоляционный, кислотоустойчивый материал, используется в каменно - литейном производстве для получения: облицовочной плитки, изготовления лестничных маршей и другие изделия с прочностью до 10 000 кГ/см^2.

Диабаз - со вторичными минералами - хлоритами (преимущественно эпидот), цвет - зеленые тона, хорошо полируется. Структура - от мелко- до крупнозернистой. Объемный вес - 2700-2900 кг/м³.

Ультраосновные породы

Не содержат полевых шпатов, кварца; по происхождению - глубинные.

Пироксениты: цвет - темно- зеленый до черного. Текстура - полнокристаллическая; структура массивная. Состав - авгит, оливин (железосодержащие полевые шпаты). Объемный вес - 3000-3400 кг/м³. Порода вязкая, обрабатывается струдом.

Перидотиты: - цвет - темно- серые до черного. Текстура - средне – крупнозернистая; порода массивная. Состав - оливин, авгит и другие. Объемный вес -3000-3400 кг/м³.

Дунит: - цвет - темно - зеленый или оливково - зеленый. Текстура - зернистая; структура - массивная; основной минерал - оливин.

Примечание: Ультраосновные породы неустойчивы на поверхности, легко поддаются выветриванию.

Используется как строительный и поделочный камень. Дунит - ценное сырье для изготовления огнеупорных кирпичей.

Лекция № 4

Осадочные горные породы

Любая горная порода на поверхности земли подвергается воздействию процессов выветривания. В результате образуются обломки различных размеров (до пылеватых).

Продукты разрушения переносятся всеми природными явлениями: ветром, водой, образуя осадки в водоемах, на суше. Уплотняясь, осадки образуют различные по происхождению (генезису) породы: 1) обломочные - гравий, гравелит, песок и т.д.; 2) хемогенные (химические) - гипс; каменная соль; органогенные (органические) - торф, уголь и т.д.

Осадочные породы составляют 5% земной коры, но покрывают 75% площади суши, т.е. они служат основанием зданий и сооружений; широко используются как стройматериалы.

Особенности осадочных горных пород

Минеральный и химический состав первичного происхождения: кварц, полевые шпаты, слюды и многое другое.

Вторичные: возникшие в процессе существования и переотложения породы: кальций, гипс, каолинит и др., а также в процессе разрушения различных по происхождению пород.

Минеральный состав беднее магматического; но химически состав разнообразнее: алюмосиликаты, карбонаты, окислы, сульфаты и другие.

Осадочные породы залегают, преимущественно, в виде слоев, пластов, линз. Слои различаются по составу, цвету, условиями осадконакопления. Пористость - характерна для всех осадочных пород: ил - 75% - 80%; глины, суглинки - 40 - 50%; пески - 35 - 40%; ракушечники - 30 - 40%; песчаники - 10 -15% (как наждак), т. е. значительная часть объема осадочных пород может быть занята водой, газом, нефтью.

Климатические условия

Обломочные породы отлагаются в различных климатических зонах: пустыне, тундре, средней полосе, морях, океанах, замкнутых водных бассейнах - соли; хемогенные осадки, органогенные осадки, обломки. Окраска осадочных пород зависит от климата. Если порода формировалась в тропиках, субтропиках, то она имеет красноватую окраску, если в холодных зонах - светло-серые тона. Во многих породах находят отпечатки растений и животных.

Породы обломочного происхождения

Условия образования и классификация

Эти породы состоят из продуктов механического разрушения магматических, метаморфических, осадочных пород. Они представлены различными породами и минералами.

Обломочные породы делятся на рыхлые и сцементированные, угловатые и окатанные. Название породе дается в зависимости от окатанности, сцементированности, размера частиц, слагающих породу. Грубые >200мм – глыбы, валуны; средние - 200-40мм – щебень, галька; мелкие - 40-2мм – дресва, гравий; песчаные - 2-0,05мм - песчаные, песчаники; пылеватые - 0,05-0,005мм - алевролиты; глинистые <0.005, аргиллиты.

Существует самостоятельная группа: пирокластические породы (пепел, вулканические туфы) - сцементированные накопления вулканического происхождения.

Грубообломочные и песчаные

рыхлые породы

Грубообломочные породы широко используют в строительстве. Угловатые - глыбы, щебень, дресва. Окатанные - валуны, галька, гравий.

Все породы осадочного происхождения имеют слоистое залегание. Месторождения расположены в горных районах, морском побережье, речных долинах, районах ледниковых отложений.

Песчаные породы – бывают различного размера от 2-0,05 мм. Содержание частиц указанного размера должно присутствовать не менее 50%. Состав: кварц, слюды, полевые шпаты, цветные минералы и др. Существуют мономинеральные пески.

Вредные примеси: окислы железа, слюды, гипс, глинистые частицы; окраска - различная: белая, серая, бурая и др., удельный вес-2,64 т/м³, объемный вес - до 1800 кг/м³.

Происхождение: речное, ветровое, озерное, морское. Пылеватые и глинистые породы - это супеси, суглинки, глины.

Глинистые породы: составляют- 50% осадочных пород; Часто являются основаниями под строительство здания и сооружения; обладают сложными свойствами.

Лессовидный суглинок - разновидность суглинков, содержит >50% пылеватых частиц. Цвет: серовато- желтый, светло- бурый, коричневый и др.. Состав: основные - кварц, полевые шпаты; вторичные: кальцит (СаСОз); глинистые. Пористость - до 55%, легко размокает в воде, удельный вес - 2,5- 2,8 т/м³; объемный вес -1200- 1800 кг/м³; используется как сырье для изготовления кирпича.

Глины: содержание глинистых веществ>30%.Состав: гидрослюды, каолинит, монтмориллонит. Окраска - различная: серая, бурая, зеленая и т.д. Глины гидрофильны: в сухом состоянии твердые и плотные; в соединении с водой получается пластичная масса, жирная на ощупь, увеличивающаяся в объеме. Объемный вес - 1800- 2000 кг/м³.

Используются: для вяжущих красок, сырье для кирпичного производства, в огнеупорном строительстве и других сферах потребления Глины морского происхождения содержат пирит, гипс, являющиеся вредными примесями.

Сцементированные породы

Рыхлые обломочные породы подвергаются уплотнению, цементации в циркулирующих водных растворах. Эти вещества бывают кремнеземистыми, железистыми, известковыми, глинистыми. Глинистые цементы размокают в воде.

Конгломерат (окатанные обломки), брекчия - (угловатые обломки.) Это сцементированная галька или щебень. Объемный вес.-1500-2900 кг/м³, прочность -50-1600 кг/см².

Породы используются при изготовлении кремнеземистого и карбонатного цемента; как строительный и облицовочный материал.

Песчаники - образуются в результате цементации песков. Наиболее устойчивы - с кремнистым цементом.

Цвет - различный: серая, темно-серая, бурая и т.д. порода. Объемный вес -1800-2500 кг/м³, прочность - 50- 2000 кг/см², (чаще 500- 800 кг/см²). Вредные примеси пирита, лимонита; глинистые прослойки ухудшают строительные свойства песчаников. Богатые кремнеземом разности, используют для огнеупоров; как кислотоупорный материал.

Алевролиты: сцементированные суглинки, плотная монолитная порода не размокает в воде. Свойства близки к песчаникам.

Аргиллиты: темные, камнеподобные породы - сцементированныеглины. Часть первоначального материала перешла в мусковит, хлорит и другие. Аргиллит - непрочный строительный камень.

Пирокластические породы

К ним относятся вулканические пеплы и вулканические туфы, вулканические пески - т. е. породы вулканическо - осадочного происхождения.

Вулканические пеплы: рыхлое, слабосцементированное скопление твердых вулканических частиц. Преобладает вулканическое стекло, другие минералы, куски горных пород.

Вулканические туфы: состоят из обломков излившихся пород и магматических минералов, сцементированных пепловым материалом. Цвет - белый, серый, розовый. Объемный вес - 750- 1400 кг/м³, прочность - 80-100 кГ/см² иногда до 700 кГ/см². Пористость достигает 70%. Используется как стеновой шумоизоляционный облицовочный материал.

Породы химического происхождения

Это породы образовавшиеся в результате выпадения из растворов химических осадков: известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль.

Характеризуются: растворимостью в воде; образованием карстов, трещиноватостью.

Каменная соль (галит - NaCl) залегает в форме слоев и залежей больших размеров.

Гипс (CaSO₄) состоит из гипса - ангидрита, глинистых минералов. Цвет - белый, серый, зеленовато- серый, цвет «подтаявшего льда». Структура - крупнозернистая; мраморовидная, волокнистая. Объемный вес -2200 - 2800 - 2900 кг/м³; прочность-200 - 600 - 800 кГ/см².

Ангидрит (CaSO₄) залегает вместе с гипсом, но в нижней части толщ химического происхождения. Под влиянием воды ангидрит переходит в гипс с увеличением объема до 33%.

Доломиты: (MgСО₃ *СаСО₃): состоит из одноименного материала в смеси с кальцитом, кварцем, гипсом. Цвет - белый, серый, красноватый. Структура - зернистая, плотная. Объемный вес - 2700 - 2900 кг/м³; прочность - 1000-1400 кГ/см².

Используются кремнистые разности как огнеупоры, обычные доломиты - как флюсы в металлургии.

Известняки (СаСО₃): наиболее распространены в природе. Состоит преимущественно из кальцита (СаСО₃), меньше доломита.

Примеси: кварц, пирит, глинистые. Цвет - белый, серый, желтоватый, розовый. Формы: землистые, ракушечники, плотные, мраморовидные.

Классификация известняков по происхождению

Органогенные: образуются за счет накопления известковых остатков организмов (ракушечники, мел). У этой разновидности известняков высокая пористость, а значит невысокий объемный вес - 1200- 3100 кг/м³.

Хемогенные - путем осаждения карбонатов из водных растворов (известковые туфы - травертины, оолитовые известняки). Прочность травертинов в сухом виде - до 800 кГ/см ². Прочность - оолитов - 160- 200 кГ/см ².

Обломочные - состоят из обломков известкового материала, сцементированного зернистыми кальцитом - это переотложенные породы.

Смешанные - мергель. Цвет: светлые породы. Структура - тонкозернистая, происхождение - морское, залегает толщами. Свойства мергелей зависят от количества глинистых частиц. На воздухе быстро разрушаются, растрескиваются вплоть до грязеподобной массы. Объемный вес - 1900 - 2500 кг/см³.Прочность - плотных мергелей- до 600 кГ/см ².

Примечание: Применяется для изготовления цемента различных марок.

Использование известняков: в зависимости от плотности, чистоты материала и других свойств как стеновой, облицовочный материал; сырье для получения извести, цемента; используется в различных видах промышленности.

Породы органогенного происхождения

Образуются в результате отмирания и преобразования остатков животного мира (зоогенные) и растений (фитогенные ).

Зоогенные породы: известняк - ракушечник, мел.

Фитогенные породы - торф, трепел, опока.

Органогенные породы отличаются большой сжимаемостью (торф, каменный уголь, нефть, асфальты и другие).

Диатомит - состоит из скелетов морских или озерных водорослей. Содержит примеси глин. Содержание SiO₂- 80 - 95%; породы светлоокрашенные.

Трепел - малое содержание неизменных остатков, похож на диатомит. Породы имеют темный цвет, но присутствуют и светлые прослойки.

Трепел и опока залегают слоями, сходны по свойствам. Обладают огнеупорными, кислотостойкими, звуко- и теплоизоляционными свойствами, являются сырьем для производства цемента, кирпича.

Торф - образуется под водой без доступа воздуха из разложившихся и обуглившихся, но еще различимых остатков растений. Как примеси присутствуют песок, глина. Очень пористый. Объемный вес - 600-1100 кг/м³. Залегает слоями, линзами.

Угли: бурые, каменные, антрациты. Образуются при дальнейшем изменении растений и уплотнении осадков (торфов) в той или иной степени, исчезновение следов остатков растений.

Метаморфические горные породы

Происхождение

Метаморфические породы образуются в результате глубоких изменений и преобразовании магматических и осадочных пород в процессе метаморфизма, т.е., под действием высоких температур, давлений, химически активных веществ. Эти факторы меняют внешний и внутренний облик пород. Метаморфические горные породы занимают промежуточное положение между осадочными и магматическими. По минеральному составу они ближе к магматическим породам: слюды, полевые шпаты, кварц, хлорит, амфиболы, тальк и другие. Структура - кристаллическая. Текстура - сланцевая, гнейсовая (полосчатая) и другие.

Контактовый метаморфизм - развивается на контакте между внедрившейся магмой и вмещающими породами. Воздействие высокой температуры, газов, паров воды ведет к коренному изменению вмещающих (контактирующих) пород. Так образуются породы зернистого облика - мраморы, кварциты.

Динамометаморфизм. Преобразование исходных пород происходит под действием высокого давления, которое возникает в процессе горообразования или под весом вышележащих толщ. Так образуются породы типа глинистых сланцев.

Региональный (дислокационный) метаморфизм наиболее распространен. Проявляется на больших глубинах и площадях. В глубине этот процесс называют поясом метаморфизма.

Примечание: Изизвестняка гнейс не образуется!

В процессе движения земной коры метаморфические породы поднимаются на земную поверхность, они являются скальным основаниями для зданий и сооружений

При строительстве подземных выработок сланцеватость оказывает неблагоприятные воздействия, т.к. по её плоскостям возможны обвалы и обрушения особенно кровли

Классификация и характеристики

некоторых метаморфических пород

Метаморфические породы делят по структурно - текстурным признакам и минеральному составу:

массивные (зернистые) - кварцит, мрамор;

сланцеватые - гнейсы, сланцы различного состава.

Кварциты - плотная, очень твердая порода. Окраска – светлая, розовая, серая, желтая. Состоит их кварца (SiO₂), является примером мономинеральной породы. Примеси: слюды, хлорит и другие. Структура - зернистая; объемный вес - 2800-3000 кг/м ³. Прочность- 1200- 1500 кГ/см², с трудом поддается обработке.

Используется как строительный, облицовочный, огнеупорный камень и другие. Из использованных в облицовке метаморфических и магматических пород кварцит является самым плотным и устойчивым.

Мрамор - кристаллическая порода. Состав: кальцит (CaCО₃); доломит СаСО₃ *MgCО₃ . Структура зернистая различной крупности. Цвет зависит от примесей: белый, серый, розовый, голубой и другие. Объемный вес - 2600 -2800кГ/м³. Легко выветривается, под воздействием воды быстро разрушается. Легко обрабатывается; широко применяют в строительстве (крошка, плиты, ступеньки, балясины и др).

Гнейс - конечная форма метаморфизма глин. Цвет: светло- серый, зеленоватый. Содержит кварц, полевые шпаты, слюды, роговую обманку. Структура - кристаллическая, текстура - полосчатая; более широкие светлые полосы сложены кварцем и полевыми шпатами. Объемный вес -2400-2800 кг/м³, прочность - 800 - 1800 кГ/см².Большая прочность перпендикулярна (вкрест) полосчатости. Использование - как строительный камень.

Сланцы: образуются в результате метаморфизма различных пород. Для них характерна сильно выраженная сланцеватость. Породы по сланцеватости легко раскалываются. Их название определяется по содержанию преобладающего минерала: слюдистые, углистые, хлоритовые, тальковые и другие. Используются только амфиболитовые сланцы (амфиболит). Прочность - до 1500 кГ/см ². Использование остальных сланцев как строительного камня малопригодно. Некоторые используются для производства огнеупоров - тальковые; теплоизоляционных материалов - слюдистые; для изготовления кровли, декоративных стен - филлитовые.

Использование пород в городском строительстве

Порода	Начало разрушения(лет)	Окончание разрушения(лет)
Кварциты (парагнейсы)	220-475
Граниты (ортогнейсы)	75-350	650-1625 и более
Мраморы (парагнейсы)	20-135	100-1220-1350

Историческая геология является частью геологии. Важным обстоятельством является последовательность формирования толщ пород с заключенными в них органическими остатками, что дает возможность прослеживать эволюцию органического мира и осадконакопление с древнейших времен до наших дней.

Примечание: Геолог имеет дело с природными документами - горными породами, остатками фауны и флоры, которые, образовавшись сотни миллионов лет назад, сохраняют свои особенности, позволяющие восстановить условия накопления вещества в далекие времена. В процессе образования горные породы подвергались мощным деформациям; в них внедрялись разнообразные интрузивные тела: погружаясь на большую глубину и прогреваясь, горные породы испытывали метаморфизм; материки, литосферные плиты не оставались на одном месте, а перемещались на большие расстояния, океанические пространства то расширялись, то сужались, континенты смыкались.

Историческая геология и призвана раскрыть условия осадконакопления в прошлом, реконструировать палеоклимат, расшифровать тектонические движения и установить, каким был рельеф на суше в это время, показать эволюцию морских и озерных водоемов и речных систем. На этом фоне появляется еще одна важная задача исторической геологии: установление закономерностей развития органического мира, которое зависит от состава атмосферы и от характера гидросферы, а также от взаимоотношений между представителями различных групп фауны и флоры.

Палеонтологический метод распространился очень быстро, и результатом этого стали первые геологические разрезы - стратиграфические колонки, были выделены геологические системы и т.д. Изменения на Земле объяснялись не катастрофическими событиями, а медленными, весьма длительными процессами эволюции, в частности

органического мира.

. Относительная геохронология

Любое геологическое исследование всегда предполагает определение состава отложений, последовательности их образования и возраста. Все это нужно для того, чтобы максимально достоверно реконструировать историю геологического развития и показать те события, которые запечатлены в горных породах и которые происходили либо в одно и то же время, либо в разное, причем одни раньше, а другие позже. Термином стратиграфия (стратум - слой) обозначается одна из ветвей геологической науки, в задачу которой входят расчленение толщ осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои и их пачки; описание содержащихся в них остатков фауны и флоры; установление возраста слоев

Кроме литологического метода расчленения разреза существует и палеонтологический, основанный на выделении слоев, содержащих различные комплексы органических остатков. Нередко можно наблюдать, что в разрезе повторяются литологически одинаковые слои, например, известняков, песчаников, но фауна и флора, встречающаяся в этих слоях, различна и не повторяется, отражая необратимую эволюцию органического мира. Она заключается в том, что какой-либо род или вид организмов никогда не может появиться вновь в позднейшее время точно таким же. Даже если условия обитания в более позднее время будут идентичны таковым, существовавшим ранее, все равно организмы не возвратятся к первоначальному облику..

Очень важное значение приобрел и спорово-пыльцевой метод, основанный на изучении остатков спор и зерен пыльцы, которые чрезвычайно устойчивы и не разрушаются, разносясь ветром на большие расстояния в огромном количестве. Все это делает их незаменимыми при сопоставлении морских, континентальных и лагунных отложений, восстановлении палеогеографических условий, которые хорошо отражаются в изменении растительности, а следовательно, спор и пыльцы.

Рассмотренные палеонтологические методы применимы лишь к слоистым осадочным отложениям. Однако большие пространства на земном шаре сложены магматическими и метаморфическими породами, лишенными органических остатков. Кним этот метод неприменим.

В последние 20 лет большое значение для возрастного расчленения отложений, особенно в океанах и морях, приобрел палеомагнитный метод, основанный на способности горных пород сохранять характер намагниченности той эпохи, в которую они образовались.

Дата добавления: 2013-12-12