Полная версия

Главная arrow География arrow Геология

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Вопрос №2. Опишите минералы (табл.1) и породы (табл.2), отвечая на вопросы, помещенные в примечаниях к этим таблицам

Таблица 1

Исходные данные к описанию минералов

Последняя цифра шифра

Минерал

2

Гипс

Таблица 2

Исходные данные к описанию пород

Предпоследняя цифра шифра

Породы

Последняя цифра шифра

Породы

0

Сиенит-порфир, лёсс

2

Гнейс

Ответы:

№1.

Гипс -- минерал из класса сульфатов, по составу CaSO4*2H2O. Цвет белый, серый, иногда красноватый. Черта белая. Блеск стеклянный или шелковистый (у волокнистых разностей), спайность весьма совершенная в одном направлении (расщепляется на тонкие пластинки). Волокнистые разности дают занозистый излом. Твердость 1,5-2. Гипс является типичным осадочным минералом. Встречается гипс в пластах осадочных пород в форме чешуйчатых, волокнистых или плотных мелкозернистых масс; в виде бесцветных или белых кристаллов, иногда окрашенных захваченными ими при росте включениями и примесями в бурые, голубые, жёлтые или красные тона. Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. В почвах аридной зоны формируются новообразования гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»), друзы, «гипсовые розы». Гипс при реакции с соляной кислотой остаётся инертным.

Сиенит-порфир - это субвулканическая или жильная горная порода, состоящая в основном из крупных кристаллов калий-натриевого полевого шпата, амфиболов или моноклинного пироксена, помещённых в основную скрытокристаллическую массу из тех же минералов. Цвет розово- или буровато-серый, структура трахитовая. Встречается среди верхнедевонских вулканогенных образований на юго-востоке республики.

Сиенит:

Кислотность. SiO2 52-65 % -- средняя порода.

Химический состав: калиевый полевой шпат, плагиоклаз, с примесью цветных минералов: роговой обманки, биотита, пироксена, изредка оливина. В отличие от гранита практически не содержит кварца (менее 5%). В зависимости от содержания цветных минералов сиениты называют роговообманковыми, слюдяными, кварцевыми и др. В химическом отношении сиениты характеризуются содержанием кремнезёма от 55 до 65%, а по содержанию щелочей разделяются на нормальные и щелочные. В нормальных сиенитах плагиоклазы представлены олигоклазом и андезином; в щелочных - присутствуют калиевые полевые шпаты, реже -- альбит.

Цвет: светлоокрашенные породы, сероватые и розоватые, в зависимости от цвета калиевого полевого шпата и содержания темноцветных минералов.

Структура: полнокристаллическая, равномерно кристаллическая, иногда порфировидная, мелко- и среднезернистая.

Текстура: массивная. Форма залегания: дайки, штоки. Отдельность: пластовая или параллелепипедальная. Генезис: интрузивная (плутоническая) порода. Месторождения: Украина (Волынская область), Урал, Казахстан, Кавказ, Средняя Азия, США, Канада, Германия, Норвегия и др. Сиенитами сложены знаменитые Красноярские столбы. Практическое значение: строительный материал. Разновидности: при содержании кварца более 5% порода называется кварцевым сиенитом. Сиениты, содержащие щелочные пироксены и амфиболы, выделяются как щелочные сиениты, а фельдшпатоиды -- как фельдшпатоидные сиениты. Диагностика: в отличие от гранита «не блестит», так как практически не содержит кварца.

Порфимр: общее название эффузивных кислых горных пород, имеющих порфировую структуру. Палеотипный аналог липаритов (кварцевый порфир) и трахитов (полевошпатовый порфир, ортоклазовый порфир). Мелкокристаллическая изверженная горная порода с крупными включениями. По химическому составу близок к граниту. Цвет: тёмно-красный, пурпурный. Название происходит от своеобразной красной породы с белыми крупными вкрапленниками ортоклаза. Для порфира характерна основная масса из стекла, замещённого фельзитом (субмикроскопическим кварц-полевошпатовым агрегатом), и микролитов альбита или ортоклаза, а также вкрапленников ортоклаза или ортоклаза и кварца. Часто к ним присоединяются биотит или роговая обманка. Порфир -- типичный компонент древних вулканогенных толщ. Различают порфиры кварцевые -- относятся к кислым горным породам, характеризующихся явным включением кристаллов кварца (например, риолит, дацит) и бескварцевые (ортоклазовый порфир -- ортофир) -- относятся к группе пород, включающих кристаллы пироксенов и амфиболов (например, трахит, латит, андезит).

Лёсс: осадочная горная порода, неслоистая, однородная известковистая, суглинисто-супесная, имеет светло-жёлтый или палевый цвет. Лёсс залегает в виде покрова: от нескольких метров до 50--100 м -- на водоразделах, склонах и древних террасах долин.

Вопрос о происхождении лёсса ещё не получил общепринятого решения. Его образование связывали с различными геологическими процессами (на суше -- с деятельностью ветра, дождевых и талых снеговых вод, почвообразованием и выветриванием, вулканизмом, осаждением космической пыли, осадкообразованием в озёрах и морях) и стадиями породообразования. В 1877 немецкий учёный Ф. Рихтгофен предложил гипотезу субаэрального (при ограниченной роли воды) происхождения китайского лёсса. Популярны теории эолового (В. А. Обручев), почвенного (Л. С. Берг) и комплексного (эоловые, делювиальные и почвенно-элювиальные процессы в засушливом климате) происхождения лёсса.

Минеральный состав: по своему составу лёсс относится обычно к суглинкам, реже к супесям. Крупные частицы в лёссе состоят преимущественно из кварца и полевого шпата, в меньшем количестве -- из слюд, роговой обманки и т. д. В отдельных прослоях изобилуют зёрна вулканического пепла, переносившегося ветром на сотни километров от места извержения. Тонкие частицы в лёссе состоят из различных глинистых минералов (гидрослюда, каолинит, монтмориллонит). В лёссе иногда встречаются известковистые конкреции, раковины наземных моллюсков и кости млекопитающих, особенно грызунов и мамонта.

Лёсс является материнской породой чернозёмных и серозёмных почв. Он используется для изготовления кирпича («сырец», «саман») и цемента, для отсыпки тела дамб и плотин. После увлажнения лёсса под давлением собственного веса или веса сооружений часто уплотняется, происходят просадки грунта, что может вызывать аварии сооружений.

Дисперсный состав (гранулометрия): в лёссе преобладают частицы 0,01--0,05 мм; глинистые частицы менее 0,005 мм присутствуют в количестве 5--30 %; некоторое количество частиц 0,01-0,05 мм представлено агрегатами, образовавшимися при коагуляции коллоидной части породы.

Пористость лёсса 40--55 %. Обычно он пронизан тонкими канальцами (макропорами, следами растительных остатков).

Гнейс: метаморфическая горная порода, главными минералами которой являются плагиоклаз, кварц и калиевый полевой шпат (микроклин или ортоклаз), в подчиненном количестве могут присутствовать биотит, мусковит, роговая обманка, пироксен, гранат, дистен, силлиманит и другие минералы. По химическому составу гнейсы близки гранитам и глинистым сланцам. Гнейсы могут образовываться при региональном метаморфизме как осадочных (глинистые сланцы), так и магматических пород кислого и среднего состава (граниты, диориты и т. п.). В первом случае они называются парагнейсами, во втором -- ортогнейсами. Однако, отличить ортогнейсы от парагнейсов удаётся далеко не всегда.

Название происходит от славянского слова «гнус» -- гнилой. Саксонские рудокопы определяли словом «гнейс» выветренную рыхлую породу, сопровождающую рудные тела.

Гнейсы являются одними из наиболее распространённых в земной коре пород. Они слагают большую часть гранитно-метаморфического слоя континентальной земной коры, который обнажается на кристаллических щитах (например, Балтийский, Украинский, Канадский) и слагают фундаменты древних платформ (например, Сибирская).

Наиболее древние из известных в настоящее время на Земле пород -- серые гнейсы района Акаста, слагающие фундамент эократона Слейв Канадского щита имеют возраст 3,92 млрд лет. Однако далеко не все гнейсы имеют древний возраст -- известны гнейсы кайнозойского возраста формирование которых связано с высокотемпературным метаморфизмом (например в гранитно-метаморфичеких ядрах кордильерского типа).

Структура полнокристаллическая (мелко-, средне-, или грубозернистая, гранобластовая или лепидогранобластовая). Текстура полосчатая (гнейсовая), часто плойчатая. Матрацевидная или толстоплитчатая отдельность.

Разновидности: основанием для выделения разновидностей могут служить особенности минерального и химического состава, а также структуры и текстуры породы. Например -- плагиогнейсы, породы в которых полевые шпаты представлены главным образом плагиоклазом, силлиманитовые гнейсы -- то есть породы, кроме обязательного для гнейсов набора минералов (кварц и полевые шпаты) содержащие еще и силлиманит и т. д. Гнейсы возникающие при метаморфизме осадочных пород, обычно обогащены глинозёмом и нередко содержат такие минералы как андалузит, силлиманит, кианит, гранат. Такие гнейсы называют высокоглиноземистыми. Гнейсы порфиробластической структуры, содержащие крупные порфиробласты или порфирокласты полевых шпатов (обычно микроклина) нередко называют очковыми (augne gneiss).

Вопрос №3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, знание которых необходимо для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства грунтовых отложений (табл.3).

Таблица 3

Исходные данные к описанию строительных свойств отложений

Последняя цифра шифра

Отложения

2

Элювиальные

Основные физико-механические свойства горных пород:

Показатели физических и механических свойств скальных и нескальных грунтов между собой довольно значительно разнятся, особенно физические. Характеристики физических свойств выражают физическое состояние грунтов (плотность, влажность и др.) и позволяют их классифицировать по типу, виду и разновидностям. Под механическими подразумевают такие свойства, которые появляются в грунтах под воздействием внешних усилий (давлении, удара.).

Для решения задач проектирования зданий и сооружений все физико-механические характеристики грунтовых оснований разделяют на две группы:

  • 1) показатели физико-механических свойств, которые используют непосредственно в расчетах оснований;
  • 2) вспомогательные показатели, с помощью которых осуществляют классификацию грунтов, прогнозируются механические характеристики первой группы, выделяют инженерно-геологические элементы в толще грунтов

Характеристики физико-механических свойств используемых в расчетах оснований

Прочность грунта оценивается максимальной нагрузкой, приложенной к нему в момент разрушения (потери сплошности). Эта характеристика называется пределом прочности Rc измеряется в МПа, или временным сопротивлением сжатию.

На прочность грунтов влияют: минеральный состав, характер структурных связей, трещиноватость, степень выветрелости, степень размягчаемости в воде. Для нескальных грунтов другой важной характеристикой прочности является сопротивление сдвигу. Определение этого показателя необходимо для расчета устойчивости оснований, а так же для оценки устойчивости грунтов в откосах строительных котлованов, расчета давления грунта на подпорные стены и т. д. Сопротивление сдвигу оценивается силами внутреннего сдвига ц измеряется в градусах, сцепления C, кПа. Под первыми понимают силы сопротивления, которые возникают между соприкасающимися друг с другом частями грунта, а под вторым - сопротивление структурных связей грунта всякому перемещению слагающих частиц.

Для практических расчетов по деформациям и несущей способности грунтов применяются показатели удельного сопротивление C, кПа, ц, град. Сдвиговые характеристики определяют полевыми работами (срез целиком грунта, вращательный срез, зондирование) и лабораторными исследованиями в приборе плоского среза (стабилометре)

Деформационные свойства характеризуют поведение грунтов под нагрузками, не превышающими критические и не приводящие к разрушению. Деформируемость грунтов зависит как от сопротивляемости и податливости структурных связей, пористости, так и от способности деформироваться слагающих их минералов.

Для проведения расчетов по деформациям грунтов используют модуль общей деформации E, измеряется в МПа. Для его определения проводят штамповые и прессиометрические полевые работы, а так лабораторные исследования компрессионные и стабилометрические испытания грунтов.

При определении ориентировочных размеров подошвы слоя по таблицам СНиП 2.02.01-83 находят значение расчетного сопротивления грунтов R0 (кПа)

Для расчета стабилизации осадок зданий и сооружений определяющим показателем будет коэффициент фильтрации kф. Определяется в лабораториях, по таблицам, по опытным откачкам воды для водонасыщенных и наливы для сухих грунтов.

В расчетах по деформациям и по несущей способности грунтов используется плотность грунта p (отношение массы образца к его объему).

Вспомогательные характеристики, отражающие физические свойства дисперсных грунтов

Важными расчетными характеристиками являются коэффициент пористости е, степень влажности Sr и показатель текучести JL. Они характеризуют состояние грунтов. По наименованию грунтов и их коэффициенту пористости определяют плотность сложения песчаных грунтов. Показатель текучести характеризует подвижность глинистых частиц при механических воздействиях на грунт. JL отражает степень заполнения пор грунтовой водой

В лабораторных условиях для определения гранулометрического состава исследуют зерновой и микроагрегатный состав (по ГОСТ 12536-84), природную влажность W, влажность на границе раскатывания (пластичности) для глинистых грунтов Wp, влажность на границе текучести только для пылеватоглинистых грунтов WL (по ГОСТ 5180-84).

Кроме указанных характеристик на свойства грунтов во многих случаях существенное влияние оказывают минеральный и химический составы, структуры и текстуры, для скальных грунтов - трещиноватость, степень выветрелости, для дисперсных - содержание водорастворимых солей, присутствие органического вещества.

Реологические свойства грунтов. При оценке свойств грунтов следует помнить, что эти свойства могут изменяться во времени в силу воздействия процессов выветривания и многолетнего воздействия больших нагрузок. Всё это приводит к «усталости» грунтов. В грунтах возникают процессы деформации в виде ползучести и даже текучести. - этот процесс называется реологическим. В результате грунт разрушается, издание деформируется.

Условия образования и строительные свойства морских грунтовых отложений:

К морским отложениям относятся большинство известняков, доломитов, мергелей и кремнистых пород, значительная часть глин и аргиллитов, алевролитов, песчаников, конгломератов, а из полезных ископаемых -- многие железные и марганцевые руды, большинство фосфоритов, горючие сланцы и др. Многие метаморфические горные породы (гнейсы, сланцы, мраморы) первоначально накапливались как морские отложения.

В прибрежной зоне морские осадки (обломочные горные породы) формируются как за счет продуктов разрушения берегов, так и за счет продуктов привноса материала ветром и особенно реками. В морях обитают организмы, имеющие твердые скелеты (раковины, панцири), состоящие из CaCO3 или SiO2.nH2O, поставляющие тем самым органические осадки, образующие органические горные породы. Морская вода богата солями, поэтому среди морских отложений большое место занимают отложения химического происхождения.

У берегов моря накапливаются грубообломочная масса (галечники, гравий). За пляжной зоной, на низких берегах формируются береговые валы из гальки, песка, битой ракушки высотой 1-5м, шириной до 10-12м. Валы возникают на расстоянии наибольшего набегания волн на низкие берега.

Между валами и берегом располагаются пляжные отложения - пески илы, гравий, реже галечник.

В зоне шельфа - пески различной крупности. Здесь осаждается основная масса осадков в основном обломочного происхождения.

По мере удаления от берега обломочным накоплениям все более примешиваются органический материал, формируя илы и осадки химического происхождения

На материковом склоне и океанском ложе преобладает глинистый материал. Более всего развиты органогенные осадки.

Строительная оценка пород морского происхождения определяется условиями их образования. Так глубоководные отложения в отличие от мелководных имеют более выдержанный состав, значительную мощность, однородность, однотипные свойства. Отложения шельфов довольно однообразны по напластованию, породы, рожденные у береговой линии изменчивы во всех отношениях.

Древние морские отложения являются надежным основанием под здания и сооружения, но в таких породах могут присутствовать примеси негативного характера, например, пирита и ряда водорастворимых солей. Глубоководные глины часто находятся в переуплотненном состоянии: в крутых откосах в них часто возникают оползни. Всегда надежным основанием служат пески, галечники и другие породы обломочного происхождения. К слабым грунтам по прочности и устойчивости относятся мощные толщи современных прибрежных илов.

Элювиальные отложения -- рыхлые отложения, возникающие при выветривании исходных (материнских) горных пород на месте их залегания. Элювий слагает коры выветривания и почвы. Различают ортоэлювий кристаллических (магматических и метаморфических) горных пород, метаэлювий уплотнённых осадочных пород и неоэлювий молодых рыхлых отложении (в двух последних исходные породы в значительной мере состоят из переотложенных и слабо изменённых продуктов выветривания). Наиболее типичен ортоэлювии, состав которого изменяется от щебнисто-глыбового в холодном климате до глинистого во влажном и жарком. По степени разложения различают грубый сиаллитный эллювий, в котором сохраняются первичные алюмосиликаты, кислый сиаллитный эллювий, сложенный главным образом из новообразованных водных алюмосиликатов группы глинистых минералов, и аллитный, или ферраллитный эллювий, в котором значительная часть силикатов разложена и представлена свободными гидроокислами алюминия и железа.

 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>