Горные породы ГОРНЫЕ ПОРОДЫ естественные соединения

Горные породы

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ – естественные соединения и скопления минералов, возникшие в земной коре или на ее поверхности в результате затвердевания природных силикатных расплавов (магма, лава), накопления осадков или преобразования ранее существовавших пород. ГРУНТ – любая горная порода, почва или антропогенное геологическое образование, рассматриваемые как многокомпонентные (минеральные частицы, флюиды, газы, биота) динамические системы, изучаемые связи с инженерной деятельностью человека. ПОЧВА – природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха, живых организмов, растительности и обладающее плодородием (способностью обеспечивать растения и микроорганизмы водой, пищей, минеральными солями для воспроизводства биомассы).

Все горные породы состоят из минералов. В земной коре содержится более 7000 минералов и их разновидностей, но только 100 из них имеют широкое распространение и входят в состав тех или иных горных пород, такие минералы называют породообразующими. Так например, один из самых распространенных минералов в земной коре является кварц, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре составляет 12%. Общая доля кварца в земной коре составляет более 60%.

Минералы являются составной частью любых горных пород, слагающих земную кору. В инженерной геологии изучению минерального состава горных пород уделяется достаточно большое внимание. Это связано с тем, что такие важнейшие строительные свойства горных пород (грунтов), как прочность, сжимаемость, плотность частиц грунта, растворимость в воде, устойчивость к выветриванию и др. , во многом определяются тем, из каких минералов они состоят. Минералы – это природные химические соединения или самородные элементы, которые имеют определенный химический состав и физические свойства и образуются в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре или на ее поверхности. Минералогия - наука, занимающаяся изучением минералов. Петрография – наука, занимающаяся изучением горных пород.

Происхождение минералов. По условиям образования минералы подразделяются на 3 группы: эндогенные, экзогенные и метаморфические. Эндогенные ( «эндо» - внутри) минералы образуются в глубинах земной коры при кристаллизации магматического огненно-жидкого силикатного расплава или его производных (полевые шпаты, слюды, кварц, самородные элементы). Экзогенные ( «экзо» - внешние) образуются в самой верхней части земной коры и на ее поверхности при разрушении горных пород, переотложении и осаждении из водных растворов и т. п. (гипс, галит, глинистые минералы). Метаморфические минералы – это видоизмененные минералы, которые образуются в недрах Земли под воздействием на другие минералы высоких температур, давления, а также химически активных веществ (тальк, хлориты и др. ). Отдельно выделяется группа искусственных минералов, специально созданных человеком для различных технических целей.

Физические свойства и химический состав минералов К физическим свойствам относятся морфологические (внешняя форма), оптические (цвет, блеск, прозрачность, цвет черты и др. ) и механические (твердость, спайность, излом, плотность) свойства. Морфологические признаки. Внешняя форма (облик) минералов может быть выражена кристаллами, большими многогранниками либо небольшими зернами.

Оптические свойства. Цвет минералов зависит от химического состава и может изменяться при наличии примесей. Например: кварц может быть бесцветным (горный хрусталь), черным (морион), фиолетовым (аметист), желтым (цитрин) и т. д. Для некоторых минералов (малахит, азурит) цвет строго постоянен. Очень часто более важным отличительным признаком минерала, чем цвет, является его черта. 1 4 2 1 – горный хрусталь; 2 – аметист; 3 – малахит; 4 - азурит 3

Ядовитые минералы Сульфид ртути (киноварь) – «кровь дракона» , самый токсичный минерал для обработки из всех существующих на Земле. Способен выделять чистую ртуть при обработке или нагреве Аурипигмент (Orpiment) – камень, состоящий из мышьяка и серы. Способен выделять канцерогенный, нейротоксический порошок мышьяка. Стибнит (Stibnite) – сульфид сурьмы, выглядит как серебро.

Торбернит (Torbernite) – «минерал из ада» , образуются в качестве вторичных месторождений в гранитных скалах, и состоят из урана. Если распада урана в Чернобыле было недостаточно, то смертельный газ радон, способен вызвать рак легких, медленно исходя из этих красивых камней. Арсенопирит (Arsenopyrite) – «золото дураков» , но с небольшой разницей. Человек, перепутавший его с золотом, будет не просто дураком. Арсенопирит является сульфидом железа и мышьяка, и обладает смертельно токсичным и канцерогенным действием Галенит (Galena) – главная руда для добычи свинца. Смертельная опасность отравление пылью

Блеск минералов. Различают металлический (пирит, галенит) и неметаллический блеск, который подразделяется на стеклянный (кальцит, гипс), жирный (тальк), матовый (полевые шпаты, каолинит), перламутровый (слюда), шелковистый (асбест) и др. Пирит Галенит Тальк Прозрачность минералов бывает различной – от минералов, легко пропускающих свет (горный хрусталь, кальцит), до непрозрачных (роговая обманка, пирит). Такие минералы, как гипс, опал и др. относятся к полупрозрачным. Гипс Опал

Механические свойства минералов, особенно их твердость – являются важнейшими диагностическими признаками. Твердость характеризует способность минералов противостоять царапанью, сверлению или истиранию. Относительная твердость минералов определяется по 10 -бальной шкале, предложенной Ф. Моосом (1812 г. ). Твердость по Моосу Минерал Химическая формула Визуальный признак твердости 1 Тальк Mg 3 Si 4 O 10(OH)2 2 Гипс Ca. SO 4 2 H 2 O 3 Кальцит Ca. CO 3 4 Флюорит Ca. F 2 5 Апатит Ca 5(PO 4)3(OH-, Cl, F-) царапается ножом, оконным стеклом 6 Ортоклаз KAl. Si 3 O 8 царапается напильником 7 Кварц Si. O 2 8 Топаз Al 2 Si. O 4(OH-, F-)2 9 Корунд Ai 2 O 3 поддается обработке алмазом, царапает и режет стекло 10 Алмаз C режет стекло царапается ногтем царапается медной монетой поддается обработке алмазом, царапает стекло

Спайность – способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным ровным плоскостям. Спайность бывает: -весьма совершенная (слюды); -совершенная (кальцит); -средняя (полевые шпаты); -несовершенная (апатит); -весьма несовершенная (кварц). Излом – форма поверхности, которая образуется при раскалывании минералов. Различают излом раковистый (кварц), ровный (магнетит), землистый (лимонит), занозистый (асбест) и др. Плотность минералов колеблется от 0, 6 до 23 г/см 3. По плотности их делят на легкие – до 2, 5 г/см 3, средние – от 2, 5 до 3, 3 г/см 3, тяжелые – от 3, 3 до 6, 0 г/см 3 и очень тяжелые – более 6, 0 г/см 3 (рудные минералы).

По химическому составу и их внутреннему строению минералы подразделяются на 10 классов. Класс Минерал Химическая формула Силикаты Ортоклаз K[Al. Si 3 O 8] Карбонаты Кальцит Ca. CO 3 Оксиды Кварц Si. O 2 Гидроксиды Опал Si. O 2 n. H 2 O Сульфиды Пирит Fe. S 2 Сульфаты Гипс Ca. SO 4 2 H 2 O Галоиды Галит Na. Cl Фосфаты Апатит Ca 5(F, Cl) [PO 4]3 Вольфраматы Вольфрамит (Fe, Mn)WO 4 Самородные элементы Алмаз C

Магматические горные породы Горные породы Магматические Осадочные Метаморфические 1. Магматические г. п. – образуются в результате внедрения и остывания проникших в земную кору с глубины магматических масс (каменных расплавов сложного химического состава) с высокой температурой или в результате излияния их на поверхность. 2. Осадочные г. п. – образуются в результате механического выпадения осадка в воде или из воздуха (песок, глина), химического осаждения в воде (каменная соль) как результат жизнедеятельности организмов в водной среде (мел, известняк), в результате деятельности льда в периоды оледенения континентов и др. 3. Метаморфические г. п. – это породы магматического или осадочного происхождения, претерпевшие под влиянием высоких температур, давления и других факторов более или менее глубокие изменения (известняк – мрамор; глина – глинистый сланец – роговик).

Магматическими, называются породы образующиеся при сложных процессах при остывании магмы. Эти породы являются первичными по образованию. Магма – сложный силикатный расплав насыщенный парами и газами с температурой порядка 2000 0 С и летучими компонентами.

При остывании магмы происходят следующие процессы: 1) Дифференциация: а) по удельному весу; б) ликвация Ликвация – это разделение несмешивающихся жидкостей 2) Кристаллизация В результате этих процессов происходит расслоение горных пород и образуются интрузивные (глубинные) магматические горные породы (у пород крупные кристаллы). Магма поступает под давлением по трещинам и по разломам на дневную поверхность земли. Эффузивные Магма дифференциация кристаллизация Гипабиссальные Интрузивные

Классификация магматических пород по происхождению

Структура – это совокупность внутреннего строения г. п. , обусловленная наличием и взаимным расположением кристаллов (характеризуется степенью кристалличности): 1. Полнокристаллическая – кристаллы видны невооруженным глазом (характерна для интрузивных); 2. Порфировая (характерна для гипабиссальных); 3. Афонитовая – кристаллы видны только под микроскопом (характерна для эффузивных); 4. Стекловатая (обсидиан, пемза). Текстура – плотность горной породы: 1. Массивная; 2. Флюидальная (со следами течения магмы); 3. Шлаковая (пористая, кавернозная).

Классификация магматических горных пород по химическому составу (по содержанию диоксида кремния) кислые средние основные ультраосновные Si. O 2 > 65% 52% < Si. O 2 < 65% 45% < Si. O 2 < 52% Si. O 2 < 45%

Класс Кислые Средние Основные Ультраосновные Содержание Минералоги. Si. O 2, % ческий состав > 65 % Кварц, полевые шпаты, роговая обманка, слюда (52 - 65) % Полевые шпаты, роговая обманка, слюда (45 - 52) % Полевые шпаты, роговая обманка, лабрадор, авгит <45 % Роговая обманка, авгит, оливин Интрузивные Гипабиссальные Эффузивные Гранит Кварцевый порфир Липарит Сиенит Ортофир* Трахит* Диорит Порфирит Андезит Диабаз Базальт - - Габбро Лабрадорит Дунит Перидотит Пироксенит Вулканические породы непостоянного состава: -Обсидиан (вулканическое стекло, негазированная лава); -Пемза, вулканический туф (газированная лава)

Вопросы для контрольной работы: 1. Название горной породы; 2. Класс, содержание Si. O 2, %; 3. Происхождение (фация); 4. Минералогический состав; 5. Структура породы; 6. Текстура породы; 7. Физико-механические свойства (плотность, прочность); 8. Применение в строительстве.