22. Формирование структурных связей в процессе генезиса пород и под влиянием постгенетических процессов

Образование структурных связей в породе — это длительный исто­рический процесс, развивающийся на протяжении всего периода форми­рования и существования породы. В момент образования горных пород (остывание магмы, перекристаллизация при метаморфических процессах, осадконакопление и т. д.) в них возникают так называемые пер­вичные структурные связи. На последующих стадиях геологической жизни породы под влиянием процессов уплотнения, растворения, вы­ветривания, инфильтрации растворов и т. д. в ней могут возникать новые (вторичные) структурные связи. Одновременно с этим могут изменяться и трансформироваться в ту или иную сторону первичные связи. Все это обусловливает постоянную изменчивость структурных связей в течение геологического времени. Разумеется, что с изменением структурных связей изменяются и инженерно-геологические свойства горных пород.

Нельзя, конечно, забывать и то, что прочность и характер струк­турных связей в каждом конкретном случае зависят от соотношения компонентов в горной породе. Хорошо известно, например, что проч­ность глин в сухом состоянии может достигать 10 МПа, а во влажном состоянии глины представляют часто пластичную или даже текучую массу, легко деформирующуюся под действием собственного веса. По­этому цри инженерно-геологическом изучении горных пород наряду с определением их состава, возраста, генезиса необходимо учитывать состояние породы в каждый конкретный момент времени и прогнози­ровать ее свойства с учетом этого состояния.

В магматических и метаморфических породах широко развиты структурные кристаллизационные связи химической природы. Этим объясняется их высокая прочность. В зоне гипергенеза магматические породы под воздействием факторов выветривания и почвообразования подвергаются разрушению. Если физическое выветривание преобладает над химическим и разрушение прочных кристаллических пород заклю­чается в основном в их дроблении, при участии процессов денудации формируются крупнообломочные и песчаные породы, в которых суще­ствуют слабые молекулярные, электростатические и капиллярные структурные связи. Величина молекулярных и электростатических связей настолько незначительна, что в сухом состоянии они представ­ляют собой сыпучие тела и поэтому получили название «несвязных» грунтов. Появление капиллярной воды придает связность главным образом песчаным породам, так как у них капиллярные поры преобла­дают над некапиллярными. Капиллярные структурные связи в круп­нообломочных породах могут возникать в том случае, если они содер­жат заполнитель (песок, супесь, глинистый материал) между крупны­ми обломками (валунами, галькой, гравием и др.). способный удержи­вать капиллярную воду.

При преобладании химического выветривания над физическим об­разуются глинистые и лёссовые породы, обладающие различными структурными связями на разных этапах их формирования. Можно думать, что в глинистых, лёссовых породах и почвах по степени значи­мости структурные связи располагаются в следующий ряд: ионно-электростатические, капиллярные, молекулярные, магнитные. В торфах, осадочных биогенных породах последний тип структурных связей от­сутствует.

В водных бассейнах образуются химические породы (карбонат­ные, сульфатные и галоидные), выпадающие из растворов при их пе­ренасыщении, и близкие к ним органогенные породы, возникающие в результате накопления кремнистых и карбонатных остатков погиб­ших организмов. У большинства этих пород преобладают кристаллиза­ционные структурные связи. Еще большее значение этот тип структур­ных связей имеет у осадочных сцементированных пород, таких, как конгломераты, песчаники, алевролиты, аргиллиты, формирующиеся в результате процессов цементации в зонах катагенеза и гипергенеза. Величина кристаллизационных структурных связей у осадочных сце­ментированных и химических пород зависит от степени их литификации. Чем выше степень литификации , тем прочнее кристаллизационные связи.

Под влиянием процессов метаморфизма кристаллизационные структурные связи становятся определяющими все инженерно-геоло­гические свойства метаморфических пород.

Человек в процессе своей производственной деятельности может изменить состав и свойства любых пород, превратив их в искусствен­ные грунты. В особенно больших объемах подвергаются изменениям в результате деятельности человека дисперсные породы. В зависимос­ти от типа породы и методов воздействия на нее искусственные грунты могут иметь разнообразный характер структурных связей, в том числе и кристаллизационные. В этом случае по своей прочности они соответ­ствуют породам с кристаллизационными структурными связями.