Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Мосин_Инженерная геология.pdf
Скачиваний:
82
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
4.41 Mб
Скачать

31

связисизменениемтемпературы(турмалин). Пьезоэлектричество: заряд возникает в кристаллах при их растяжении или сжатии (кварц).

люминесценция: способностьсвечениявультрафиолетовыхили рентгеновских лучах; выделяют флюоресценцию – свечение в процессе облученияифосфоресценцию– свечениепродолжаетсяпослеоблучения.

§ 5. Классификация и распространенность минералов

Таккаккаждыйминералпредставляетсобойопределенноехимическое соединение с характерной структурой, современная классификация минералов исходит из химического состава и кристаллического строения.

Существуетдесятьклассовминералов: силикаты, карбонаты, окислы, гидроокислы, сульфиды, сульфаты, галоиды, фосфаты, вольфраматы

имолибдаты, самородные элементы.

1.Силикаты. Наиболее многочисленный и распространенный классминералов. Длясиликатовхарактеренсложныйхимическийсостав

иизоморфныезамещенияоднихэлементовикомплексовэлементовдругими. Общим для всех силикатов является наличие в анионной группе

кремнекислородныхтетраэдров[SiO4]4- вразличныхсочетаниях. Общее количествоминеральныхвидовсиликатовоколо800. Пораспространенностинадолюсиликатовприходитсяболее75% отвсехминераловлитосферы. Силикатыявляютсяважнейшимипородообразующимиминералами, из которых сложена основная масса горных пород (полевые шпаты, слюды, роговаяобманка, пироксены, оливин, хлорит, глинистыеминералы). Самымираспространеннымивприродеявляютсяминералыгруппы полевых шпатов.

2. Карбонаты. Карбонаты – соли угольной кислоты. Это многочисленная группа минералов, из которых многие имеют значительное распространение. Наиболее широко они распространены на земной поверхностиивверхнейчастиземнойкоры. Карбонатывстречаются, восновном, в осадочных и метаморфических (мрамор) горных породах. Большинство карбонатов безводные и представляют собой простые соединения, главнымобразомCa, Mg иFe скомплексныманионом[CO3]2-. Характерные представители класса карбонатов кальцит, доломит, малахит, сидерит, магнезит.

3-4. Окислы и гидроокислы. Окислы – соединения элементов с кислородом, в гидроокислах присутствует также вода. В земной коре на долюокисловигидроокисловприходится около17%. НаиболеераспространеннымиминераламиэтогоклассаявляютсяокислыSi, Al, Fe, Mn, Ti, приэтомминералкварцSiO2 – самыйраспространенныйминералназемле(около12%). Вкристаллическихструктурахминераловклассаокислов катионыметалловнаходятсявокружениианионовкислородаО2- (вокис-

32

лах) илигидроксила[ОН]1- (вгидроокислах). Характерныепредставители: кварц, корунд, магнетит, гематит– окислы; лимонит, боксит– гидроокислы.

5.Сульфиды. Сернистых ианалогичных им минераловнасчитываетсяболее200 видов, нообщееихсодержаниевземнойкореневелико, около1%. Схимическойточкизренияониявляютсяпроизводнымисеро-

водорода H2S. Происхождение сульфидов главным образом гидротермальное, а также магматическое, редко – экзогенное. Минералы класса сульфидов образуются, как правило, на глубине, ниже границы проникновениявземнуюкорукислородаатмосферы. Попадаявприповерхностнуюобласть, сульфидыразрушаются, крометого, реагируясводойикислородом, ониобразуютсернуюкислоту, котораяагрессивновоздействуетнагорныепороды. Такимобразом, сульфидыявляютсявреднойпримесью в природных строительных материалах. Наибольшее распространениеимеютсульфидыжелеза– пирит, халькопирит; другиепредставители

галенит, сфалерит, киноварь.

6.Сульфаты. Сульфаты – соли серной кислоты. Многие из них растворимы в воде, поскольку являются осадками морских или озерных соленых водоемов. Некоторые сульфаты являются продуктами зоны окисления; известнысульфатыикакпродуктывулканическойдеятельности. Надолюсульфатовприходится0,5% массыземнойкоры. Различают сульфаты безводные и водные, содержащие кроме общего для всех ани-

онногокомплекса[SO4]2- такжедобавочныеанионы(ОН)1-. Представители: барит, ангидрит – безводные, гипс, мирабилит – водные.

7.Галоиды. К этому классу относятся фтористые, хлористые и оченьредкиебромистыеийодистыесоединения. Фтористыесоединения, большейчастью, связанысмагматическойдеятельностью, ониявляются возгонамивулкановилипродуктамигидротермальныхпроцессов, иногда имеют осадочное происхождение. Хлористые соединения Na, K и Mg преимущественноявляютсяхимическимиосадками морейиозериглавными минералами соляных месторождений. Галоиды составляют около 0,5% массы земной коры. Типичные представители: флюорит (плавиковый шпат), галит (каменная соль), сильвин, карналлит.

8.Фосфаты. Минералы этого класса представляют собой соли фосфорнойкислоты; кристаллическаяструктураэтихминераловхаракте-

ризуетсяналичиеманионныхкомплексов[РО4]3-. Преимущественноэто редкиеминералы; наиболееширокораспространеныминералмагматического происхождения апатит и имеющие тот же химический состав осадочные биогенные фосфориты.

9. Вольфраматы и молибдаты. Этот класс содержит небольшое количество минеральных видов; по составу минералы отвечают солям

33

вольфрамовойимолибденовойкислот. Главныепредставителивольфрамит и шеелит.

10. Самородные элементы. В самородном состоянии в природе известнооколо40 химическихэлементов, нобольшинствоизнихвстречаетсяоченьредко; вообщесамородныеэлементысоставляютоколо0,1% массыземнойкоры. Всамородномсостояниивстречаютсяметаллы– Au, Ag, Cu, Pt, Sn, Hg; полуметаллы – As, Sb, Bi и неметаллы – S, C (алмаз и графит).

Глава 2. Горные породы

Земная кора сложена различными минеральными агрегатами, называемыми горными породами. Горные породы могут быть мономинеральными(мрамор) иполиминеральными(гранит). Минеральныйсостав каждойгорнойпородыболееилименееодинаков. Горнаяпородаобразуетсявопределенныхгеологическихусловиях, которыевлияютнаформу еезалегания, характеривзаимоотношениясоставляющихееминералов.

Горнаяпорода– агрегатболееилименеепостоянныхминеральных зерен, отличающийсяопределеннымстроением, физическимисвойствами и геологическими условиями образования.

По своему происхождению горные породы разделяются на три группы:

1.Магматические - связанные с процессами магматической деятельности;

2.Осадочные – связанные с экзогенными процессами;

3. Метаморфические– образовавшиесяврезультатепреобразования магматических и осадочных пород.

Распространениеэтихпороднеодинаково. Около95% литосферы сложено магматическими и метаморфическими породами и только 5% - осадочными. Втожевремяземнуюповерхностьпокрываютна75% осадочные породы и на 25% - две другие группы.

Изучениемгорныхпородзанимаетсянаукапетрография, онатесно связана с минералогией и другими геологическими дисциплинами.

Горныепородыизучаютвполевыхусловияхнасвежихсколахобразцавизуальноилиспомощьюлупы. Детальноеизучениегорныхпород производитсявлабораторииспомощьюспециальныханализовиоптическихприборов(химический, спектральныйанализыимикроскопические исследования). Микроскопическиеисследованиявключаютвсебяисследования шлифов – очень тонких (до 0,03мм) срезов горных пород в проходящемчерезнихсветеианшлифов– полированныхпластиноквотраженном свете.

34

Определениеминералогическогосоставагорнойпороды(тоесть– изкакихминераловонасостоит) позволяетустановитьеекачественныйи количественныйвещественныйсостав. Ответнавопрос, какгорнаяпорода образовалась из этих составных частей – минералов, дает изучение

структуры и текстуры горной породы.

§ 1. Структура и текстура горной породы

Структура– особенностистроениягорнойпороды, зависящиеот степеникристаллизации, размеров, формы, генезисаивзаимоотношений минералов в ней.

По степени кристаллизации выделяют следующие структуры: полнокристаллические(гранит, мрамор); некристаллическиеилистекловатые (вулканическое стекло); и смешанные или полукристаллические. Еслисоставныечастипородыразличимытольковмикроскоп, кназванию структуры добавляют слово «микро», например, микрокристаллическая структура.

Поразмерамминеральныхчастицвыделяютструктуры: крупно-

зернистые (размер частиц более 5мм); среднезернистые (размер частиц 1-5мм); мелкозернистые (менее 1мм); и разнозернистые структуры. Размеркомпонентовгорнойпородычастовводитсявееназвание, например, крупнозернистый гранит, микрокварцит.

Погенезису(происхождению) минераловвыделяютструктуры:

кристаллические (гранит, каменная соль); органогенные (породы, образующиеся из остатков организмов); и смешанные (органогеннообломочная структура).

Повзаимномурасположениюминеральныхкомпонентовраз-

личают структуры: однородные, зернистые (при изометричной форме и равныхразмерахчастиц); беспорядочные(снеправильнойформойибеспорядочнойориентировкойчастиц); иориентированные(привытянутой форме частиц с упорядоченной ориентировкой).

Текстура горной породы показывает, как минеральные агрегаты распределенывпространстве, тоестьпоказываетсложениегорнойпороды.

Таким образом, структура – характеристика, определяющая особенностивнутреннегостроениягорнойпороды, атекстура– отображает ее внешний облик.

Поспособузаполненияпространстваразличаюттекстуры: мас-

сивную, плотную(гранит, мрамор); пористую(пемза, известняк, базальт). Плотные текстуры присущи кристаллическим породам, пористые – некристаллическим осадочным и излившимся на поверхность магматическим породам, которые характеризуются наличием пустот (пор), остав-

35

шихся от пузырьков газов, улетучившихся при застывании лавы или образовавшихся при формировании осадочной горной породы.

По расположению компонентов породы в пространстве разли-

чаюттекстуры: однороднуюинеоднородную. Приоднороднойтекстуре весь объем породы занят однородным по цвету, составуи структуре минеральнымагрегатомбезориентировки. Неоднороднаятекстурахарактеризуетсяналичиемвпородеполосипятен, различныхпоцвету, составу, структуре.

Среди неоднородных текстур выделяют:

-шлировую (или такситовую) – порода сложена из отдельных участков, отличающихся друг от друга по составу или по структуре или по составу и структуре одновременно;

-гнейсовидную(полосчатую) – минералывпородерасполагаются параллельно друг другу под направленным давлением;

-флюидальную(флюидально-полосчатую) – различныеминера-

лы вытянуты в одном направлении, напоминая поток;

-миндалекаменную – поры и пустоты в породе заполнены вторичными минералами (кальцитом, халцедоном);

-сланцеватую – порода характеризуется плоскопараллельной ориентировкой структурных элементов, способных при ударе раскалываться на тонкие плитки, рассланцовываться (см. рис.2.4).

Существуюттриосновныхтипа(формы) залеганиягорныхпород: пластовыетела, массивыижилы. Поотношениюквмещающимгорным породамонимогутбытьсогласнымиинесогласными, секущими(см. рис. 2.5).

Пластовая форма тел – наиболее распространена в верхних частяхземнойкоры; характернадляосадочныхпород, встречаетсяумагматических и метаморфических пород.

Массивы– крупныетеланеправильнойформы, которыепрорываютвмещающиепороды; характерныдлямагматическихпород, вменьшей степени – для метаморфических и редко – для осадочных пород.

Жилы– теласложнойформы, заполняющиетрещиныиполостив массивахипластах; формызалеганиямагматическихиметаморфических пород. Жилымогутбытьразличногосечения, толщины, направления. Как правило, вдлинуонидостигаютнескольких километров (до сотенкилометров) при средней мощности в несколько метров. Жильные тела с параллельными краями называются дайками (от шотландского «daike» - стена из камня).

36

Рис. 2.4. Структуры и текстуры горных пород. Структуры: 1 - порфировидная; 2 – порфировая; 3 – пегматитовая. Текстуры: 4 – полосчатая; 5 – неоднородная; 6 – флюидальная; 7 – сланцеватая.