Нажмите "Enter", чтобы перейти к содержанию

Характеристики горных пород: Физические свойства горных пород и минералов | СГУ

Содержание

Основные свойства горных пород, применяемых для производства

Природный камень — один из старейших декоративных строительных материалов. Изделия из камня широко используются для облицовки общественных, жилых и производственных зданий и сооружений, устройства наружных и внутренних лестниц, отделения проезжей части улиц от тротуаров, газонов, площадок для ожидания транспорта.

Для производства тесаных изделий из камня используют, как правило, изверженные горные породы и реже плотные осадочные породы.

Изверженные породы образуются из расплавленной магмы и включают в себя две группы пород — глубинные и излившиеся, различающиеся по структуре и текстуре. Глубинные изверженные породы (группы гранитов: граниты, гнейсограниты, гранодиориты, сиениты) обладают полнокристаллической структурой и чаще всего массивной текстурой.
Излившиеся извержения породы — группы базальтов: диабаз, базальт, андезит, вулканические туфы — имеют в основном неполнокристаллическую или стекловолокнистую структуру и сравнительно редко — полнокристаллическую.

Осадочные породы образуются в результате химического или механического осаждения минеральных частиц выветрившихся, изверженных и других пород или органических остатков, а также кристаллизацией осадков из водных растворов. К осадочным породам химического происхождения, применяемым для производства изделий из камня, относятся известняки и доломиты.

На трудоёмкость обработки камня и качество изделий, получаемых из него, влияют свойства камня: минералогический состав, строение и физико-механические свойства, такие как твёрдость, прочность, плотность.

Например, при использовании природного камня для изготовления дорожно-строительных изделий (бортовой камень, брусчатка из камня, шашка) к камню предъявляются следующие общие требования: горные породы должны быть без следов выветривания; минералы, менее стойкие в отношении механического воздействия и выветривания, должны быть равномерно распределены в породе; структура должна быть мелко- и среднезернистой с крупностью зерен не более 3мм; порфировидные включения должны быть менее 10 мм.

Текстура горных пород характеризуется относительным расположением и распределением составных частей породы. Наиболее часто встречающиеся текстуры горных пород: массивная, линейно-параллельная, полосчатая, слоистая, пористая. Горные породы с массивной текстурой обладают более высокими физико-механическими показателями.

Пористость горных пород является одним из её текстурных признаков и характеризует обычно отношение объема пустот к объёму горной массы. Наименьшую пористость имеют изверженные породы: граниты — 1,2%, диабазы и габбро — 1%, кварциты — 0,8%.

Трещиноватость присуща всем без исключения скальным породам. Трещиноватость бывает открытая, закрытая, сомкнутая и невидимая. При обработке камня необходимо учитывать характер трещиноватости, а также ложную слоистость камня или «кливаж», т.е. способность породы раскалываться по параллельным плоскостям.

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого, предмета, например обрабатывающего инструмента. Для того чтобы различать материалы по твердости, существует специальная шкала Мооса. По этой шкале самому твердому минералу — алмазу — присвоен показатель 10, самому мягкому (тальку и мелу) — 1, полевому шпату — 6, кварцу -7.

Обрабатываемость породы — способность поддаваться воздействию различных инструментов с целью придания камню формы и фактуры, соответствующей готовому изделию.

Еще в статьи

Классификация горных пород.

Классификация горных пород. Породообразующие минералы и их влияние на устойчивость камня к внешним агрессорам. Технические характеристики камня.

Основные виды горных пород. Возможность их использования при облицовке фасадов натуральным камнем.

При облицовке фасадов и интерьеров, внешних и внутренних покрытий, необходимо учитывать происхождение, химико-минералогический состав и технические характеристики натурального камня. Корректный выбор камня с необходимыми техническими характеристиками повлияет на срок службы изделий из него, снизит затраты на обслуживание и сохранит эстетические свойства в течение длительного времени.

Состав и строение горных пород зависят от формирующих их геологических процессов. В соответствии с главными геологическими процессами, различают три генетических типа горных пород:

1. Магматические. Эта группа делится на два вида: эффузивные и интрузивные. Эффузивные породы (излившиеся, изверженные) образуются при изливании магмы на поверхность земли и дна океана. К этой группе относятся базальты, диабазы, порфиты и др. Интрузивные или глубинные породы образуются при медленном остывании магмы и под большим давлением в глубинах земной коры и мантии. К этой группе относятся граниты, лабрадориты, габбро.

2. Осадочные. Образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. К этой группе относятся известняки, песчаники, доломиты и др.

3. Метаморфические. Образованы путем преобразования магматических, осадочных и самих метаморфических горных пород под воздействием высокой температуры, давления и различных химических процессов. К этой группе относятся мраморы, кварциты, сланцы и др.

Каждая группа горных пород имеет свой химико-минералогический состав, что определяет устойчивость породы к различным внешним воздействиям. Горные породы по химико-минералогическому составу подразделяются на сульфатные, силикатные и карбонатные породы.

1. Силикатные породы, где основой является диоксид кремния, – это в своем большинстве изверженного или магматического способа образования породы, такие как гранит, габбро, базальт и другие. Среди осадочных пород – силикатными являются песчаники, а среди метаморфических – кварциты, сланцы и гнейсы.

2. К сульфатным породам относятся породы метаморфического происхождения, например мраморы.

3. Карбонатные породы – это в основном осадочные породы, например известняки и травертины.

Химико-минералогический состав породы необходимо учитывать при использовании камня на внешних работах, например при облицовке фасадов зданий. Цокольную часть, стилобаты и любые другие элементы, имеющие непосредственный контакт с дождевой водой, снегом, льдом и химией следует выполнять из силикатных пород, например из гранита.

Поля стены, декоративные элементы фасада выше цоколя можно выполнить из любой из вышеперечисленных пород, например из известняка или того же гранита. Камень дольше сохранит свои технические и эстетические свойства, при использовании системы креплений на относе с воздушной прослойкой (вентилируемый фасад).

Помимо химико-минералогического состава, на устойчивость горной породы воздействию окружающей среды влияют физико-механические свойства камня. Таким образом, гранит, относящийся к устойчивым силикатным породам, может иметь низкие физико-механические свойства и возможности его использования будут ограниченными.

Физико-механические характеристики различных горных пород могут иметь широкий диапазон, например магматические породы, имеют плотность от 2500 до 3200 кг/м3, осадочные от 2000 до 2900 кг/м3 и метаморфические от 2500 до 3000 кг/м3. При этом твердость и прочность камня не всегда находятся в прямой зависимости. По плотности камня не следует судить о его прочности. Иногда, очень твердые породы, такие как габбро и сиенит, довольно хрупки, что не позволяет делать из них сложные элементы сооружений.

Прочность горных пород зависит от их структуры и силы межзерновых связей. По прочности горные породы можно разделить на высокопрочные с пределом прочности при сжатии более 40 Мпа, средней прочности (10-40Мпа) и низкой прочности с (0,4-10Мпа).
Структура камня и сила его межзерновых связей имеет прямое отношение к его морозостойкости. Морозостойкость камня – это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без допустимого понижения прочности. При контакте камня с водой происходит его насыщение, при температурах ниже нуля вода замерзает в порах, увеличиваясь в объемах примерно на 9%. Лед, образующийся в порах материала, постепенно разрушает структуру камня, а количество выдерживаемых камнем подобных циклов зависит от прочности его межзерновых связей.

Резюмируя, можно заключить, что при выборе камня для отдельно взятого проекта необходимо учитывать химико-минералогический состав камня для различных элементов здания, физико-механические характеристики, которые прописаны в строительных нормах региона строительства, в том числе учитывая тип изделий, уровень загрязнения и другие аспекты.

В соответствии с действующими СНиП II-22-81 «Проектирование и применение панельных и кирпичных стен с различными видами облицовок» рекомендуется применять следующие породы для облицовки отдельных частей зданий:

• Цоколя, порталов: гранит, габбро, лабрадорит, базальт, диабаз;
• Поля стены: мрамор, известняк, туф, доломит, песчаник, травертин.
• Отдельно стоящих конструкций (ограждения балконов, парапетов и др.) – гранит.

Технические характеристики облицовочных плит из природного камня должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9479, ГОСТ 9480, ГОСТ 23342.

Перейти к следующей статье: Визуальный аспект. Оценка декоративности породы. Селекция по цвету. Виды обработки.

Узнать о следующем семинаре для архитекторов и дизайнеров на тему облицовочного камня можно по e-mail: [email protected] или отправив сообщение здесь.

Камни, которые могут вас заинтересовать:

Проекты, которые могут вас заинтересовать:

Основные физико-механические свойства горных пород

Категория:

   Буровое оборудование

Публикация:

   Основные физико-механические свойства горных пород

Читать далее:



Основные физико-механические свойства горных пород

Физико-механические свойства горных пород определяются следующими показателями: твердостью, удельным весом, разрыхляемостыо, плотностью, пористостью, влажностью, набуханием и водонепроницаемостью, углом естественного откоса, углом внутреннего трения, сцеплением, прочностью на сжатие и растяжение, модулем упругости и коэффициентом Пуассона.

Твердость характеризует способность породы оказывать сопротивление проникновению в нее другого тела. Твердость измеряется разными способами: вдавливанием в образцы штампов различной формы, царапанием, сверлением, шлифованием, методом затухающих колебаний маятника и т. д.

Влагоемкость — способность пород вмещать в себя то или иное количество воды. Численно влагоемкость выражается так же, как и влажность.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Различают наибольшую влагоемкость, когда все пустоты породы заполнены водой, и наименьшую, характеризующую способность породы удерживать некоторое количество воды силами молекулярного сцепления.

Водопроницаемость породы — способность пропускать сквозь себя воду. Для рыхлых и сыпучих пород водопроницаемость определяется по формуле

Набухание — способность породы увеличивать свой объем при насыщении водой. Набухание характеризуется коэффициентом набухания, представляющим собой отношение объема набухшей породы к первоначальному объему.

Угол внутреннего трения, коэффициент внутреннего трения и коэффициент сцепления являются показателями механических свойств горных пород, учитываемых при аналитических расчетах, в частности, при определении величины горного давления.

Коэффициент внутреннего трения представляет собой отношение приращения разрушающего значения касательного напряжения к соответствующему приращению нормального напряжения на поверхности сдвига.

Угол внутреннего трения — это угол, тангенс которого численно равен коэффициенту внутреннего трения.

Коэффициент сцепления — показатель прочности горной породы, равный наибольшей величине касательного напряжения, которое выдерживает, не разрушаясь, горная порода при сдвиге.

В зависимости от степени изнашивания бурового инструмента породы подразделяются на группы: высокоабразивные, среднеабразивные и малоабразивные.

Все горные породы в той или иной степени являются телами упругими, претерпевающими деформации под воздействием внешних нагрузок; при этом последние могут сохраняться или исчезать после снятия нагрузки. В первом случае они называются пластичными, а во втором — упругими.

Горные породы состоят из минеральных частиц, связанных между собой силами молекулярного взаимодействия или цементирующими материалами. По степени связности они разделяются на скальные, связные, рыхлые (сыпучие) и плывучие.

Скальные породы отличаются большой силой сцепления между частицами. К ним относятся кристаллические породы (гранит, кварцит, мрамор и т. д.) и обломочные сцементированные породы (конгломераты, песчаники и др.).

Скальные породы разделяются на хрупкие, хрупкопластич-ные и пластичные. На разрушение пластичных пород затрачивается больше работы, чем на разрушение хрупких.

Скальные породы могут быть монолитные и трещиноватые. Стенки скважин, пройденных в скальных породах, устойчивы за исключением трещиноватых, раздробленных участков.

Следует также различать две группы скальных пород: содержащих свободный кварц и бескварцевые. Кварцевые породы бурятся труднее и быстрее истирают породоразрушающий инструмент.

Связные породы характеризуются изменяющимися силами сцепления между частицами в зависимости от их влажности (глинистые породы, мел и др.). Разбуриваются эти породы сравнительно легко. Стенки скважин в связных породах устойчивы и не нуждаются в креплении. Однако среди глин встречаются такие, которые жадно впитывают воду, увеличиваясь при этом в объеме и вызывая сужение ствола скважины.

Рыхлые (сыпучие) породы представляют собой скопления частиц различной формы и размеров (пески, гравий, галька), силы сцепления между которыми практически отсутствуют. Стенки скважины в таких породах неустойчивы, склонны к обвалам и требуют обязательного закрепления.

Плывучие породы состоят из частиц очень малых размеров и насыщены водой. Они требуют обязательного закрепления стенок скважины. Плывучие породы могут находиться под напором и подниматься по стволу скважины.

Знание физико-механических свойств горных пород геологического разреза, в котором намечается сооружение скважины, обеспечивает возможность правильного выбора способа бурения и разработки ее конструкции, применения рациональных типов породоразрушающих инструментов и параметров технологического режима бурения, а также принятия мер, предупреждающих осложнения и аварии в скважине.

На эффективность бурения влияет комплекс физико-механических свойств горных пород: механическая прочность, твердость, абразивность, хрупкость, упругость, пористость, трещиноватость, водопроницаемость.

Механической прочностью называется способность горной породы сопротивляться разрушению внешней нагрузкой. Чем выше механическая прочность горной породы, тем большая работа расходуется на ее разрушение. Чем тверже минеральные зерна, слагающие породу, крепче связь между ними, меньше пористость и трещиноватость, тем больше ее прочность. Мелкозернистые породы имеют большую прочность, чем крупнозернистые того же минерального состава.

Пористость обусловлена наличием в породе пространства, не заполненного твердым веществом. Такую пористость называют абсолютной или физической. Различают также эффективную пористость, определяемую наличием пор, сообщающихся между собой. Чем выше пористость пород, тем меньше их прочность.

Твердостью горной породы называется способность ее сопротивляться проникновению в нее другого более жесткого твердого тела, не получающего остаточных деформаций. В отличие от понятия прочности, характеризующего сопротивление тела объемному разрушению, твердость — это сопротивление поверхностных слоев тела местному силовому воздействию.

Абразивностью называется способность горной породы изнашивать в процессе трения разрушающий ее инструмент. Высокой абразивностью обладают породы, сложенные крупными твердыми минеральными зернами, которые связаны цементирующим материалом малой прочности.

Независимо от способа разрушения горной породы большое значение при бурении имеет устойчивость пород в стенках скважины, зависящая от прочности связей между слагающими их частицами. По устойчивости породы делятся на четыре группы.

К первой группе относятся устойчивые породы — изверженные, метаморфические и плотные осадочные высокой или средней твердости. Породы этой группы монолитны или слаботрещиноваты, не размываются промывочной жидкостью. При бурении их не требуется крепление стенок скважины, и столбик керна, используемый для опробования, хорошо сохраняется.

Во вторую группу объединяются слабо устойчивые породы невысокой твердости с недостаточно прочной связью между зернами, а также трещиноватые, раздробленные и сбрекчиро-ванные.

В третью группу входят породы с изменяющейся устойчивостью в связи с тем, что связь между слагающими их частицами может изменяться при воздействии на них водой. Это — плотные, невысокой прочности породы, легко растворяющиеся или размываемые промывочной жидкостью (глинистые породы, каменная соль).

К четвертой группе относятся неустойчивые породы, не имеющие связи между зернами (песок, гравий, галечник).

Перемещение забоя скважины под воздействием породораз-рушающего инструмента на горную породу называется углубкой скважины. Углубка скважины по определенной породе за единицу времени чистого бурения, т. е. без учета времени, затраченного на вспомогательные операции, называется буримостью. Измеряют буримость в м/ч, см/мин, мм/мин. Буримость зависит от физико-механических свойств породы. Чем труднее разрушается порода, тем ниже ее буримость.

Буримость пород зависит также от способа бурения, типа и качества породоразрушающего инструмента. Твердые, монолитные породы бурятся лучше алмазами, чем твердыми сплавами. При ударно-вращательном бурении таких пород твердыми сплавами буримость выше, чем при вращательном.

В настоящее время существует несколько шкал буримости пород для разных способов бурения. Для вращательного механического бурения горные породы разделяют на 12 категорий, ударно-механического — на 7, ударно-механического при разведке россыпей — на 6 и для вращательного бурения шнеками — на 6.

В основу классификации положена механическая скорость бурения пород (за 1 ч времени чистого бурения). При этом учитывается углубка скважины до допустимого износа породоразрушающего инструмента (углубка за рейс), существенно влияющая на производительность труда. Буримость горных пород устанавливается опытным путем при рациональных режимах бурения и положена в основу норм выработки. Методы контрольного определения категорий пород по буримости для вращательного бурения регламентируются ОСТ-41-89—74.

Рекламные предложения:


Читать далее: Конструкция скважины

Категория: — Буровое оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум


2. Инженерно-геологические свойства горных пород


2.1. Определение понятий горная порода и грунт 

Горные породы представляют собой плотные или рыхлые агрегатысостоящие из минералов или обломков других горных пород.

Каждая горная порода обладает в своей массе относительно постоянным минералогическим и известной определенностью валового химического состава, а также присущей ей структурой и текстурой, характеризующей её строение.

Химический состав горных пород определяется составом слагающих их минералов.


В строительной практике существуют понятия о горных породах и грунтах. К грунтам относят слабо связные и в силу этого менее прочные горные породы, и в первую очередь различные пески, гравий, галечники и самые различные представители из гаммы глинистых пород. К грунтам также относят торф, и илистые отложения


Наиболее характерными со строительной точки зрения представителями горных пород являются разнообразные скальные породы, например, граниты, известняки, песчаники и др.

Горные породы различаются по своим инженерно-геологическим свойствам: из-за преобладания у одних кристаллизационных структурных связей, и породы которых роль кристаллизационных структурных связей невелика. В первом случае принято употреблять термин “скальные“, во втором — “рыхлые“, или “дисперсные”, грунты.

ГОСТ 25100-95 подразделяет породы на классы: 1) класс природных скальных грунтов – грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными, цементационными; 2) класс природных дисперсных грунтов – грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями; 3) класс природных мерзлых грунтов с криогенными структурными связями; 4) класс техногенных (скальных, дисперсных и мерзлых) грунтов; 5) частные классификации.

 

 

2.2. Общие сведения о скальных грунтах 

К классу природных скальных грунтов с жесткими структурными связями относят: интрузивные породы —  ультраосновного, основного, среднего, кислого состава; эффузивные – основного, среднего, кислого состава. Метаморфические – силикатные, карбонатные, железистые.

Осадочные — силикатные, карбонатные. Полускальные: эффузивные – силикатные; осадочные – кремнистые, карбонатные, сульфатные, галоидные. Пористость их оценивается от менее 1 до 5 %.

В части водопроницаемости пород она не имеет какого-либо значения.

Но роль пористости велика в образовании трещин.

По генезису трещины подразделяются на: первичные и вторичные.

К первичным трещинам относятся поры, ультра-и микротрещины, образующиеся в процессе кристаллизации магматических расплавов, при метаморфизме магматических, осадочных и собственно метаморфических образований.

Кроме того, к ним относятся трещины термических напряжений (контракции), возникающие при остывании магматических пород.

Поры в кристаллах (породе) могут быть изометричными или вытянутыми вдоль кристаллов.

На концах этих трещин концентрируются напряжения и при малейших тектонических подвижках они дают начало развитию вторичных трещин.

К первичным относятся также трещины, образующиеся при уплотнении осадочных отложений. Это так называемые литогенетические трещины. Располагаются они перпендикулярно или параллельно слоям осадочных пород.

Вторичные трещины (тектонические, экзогенные, техногенные) оказывают значительное влияние на физико-механические свойства пород и их водопроницаемость.

Но в большей части это относится к массивам пород.

Изучение физико-механических свойств кристаллических массивов ведется лабораторным способом керна скважин и монолитов, отбираемых  в обнажениях горных пород.

Определяются параметры: объемный вес, водопоглощение, пределы прочности на растяжение и сжатие.

Упругие свойства изучаются по прохождению продольных и поперечных волн.

Объемный вес определяется гидростатическим взвешиванием.

Водопогощение , где   — водопоглощение, %;  — вес соответственно насыщенного водой и сухого образцов, г.

Пределы прочности при одноосном сжатии и растяжении:


где  , — пределы прочности при одноосном сжатии и растяжении, МПа;  — максимальная нагрузка, МПа;  — изменение длины образца, см;  — площадь сечения образца, см2.

Определение упругих свойств горных пород. Измерение скоростей прохождения продольных и поперечных волн производится  ультразвуковым методом.


где  скорости прохождения продольных () и поперечных () волн, м/с;  — длина образца, м;  — время пробега импульсав от излучателя до приемника, с.

Модуль Юнга (Е) определялся по известным   и  .


 где Е – модуль Юнга, МПа;  — коэффициент Пуассона;  — объемный вес породы, г/см3.

Скальные грунты могут являться основанием сооружений, средой для напорных гидротехнических сооружений.

Отличительной особенностью скальных пород служит их повышенная прочность и, как следствие, малая сжимаемость, способность держать высокие вертикальные стенки и малая водопроницаемость в массиве.

Однако прочность скальной породы как таковой для строительства в большинстве случаев не играет особой роли, так как она значительно выше чем требуется для  оснований сооружений.

Массивы скальных пород, как правило рассечены системой трещин, которые снижают прочность и их устойчивость.

Именно трещиноватость массивов скальных пород является основным фактором, определяющим особенности механических свойств горных пород, слагающих его.

Из этого следует, что при возведении крупных сооружений (плотин ГЭС, водохранилищ, карьеров, шахт) приходится считаться с масштабным фактором воздействия их на массивы.

Следовательно, вопрос изучения развития трещин имеет большое практическое значение и особенно для районов Среднего Урала, где строительство и эксплуатация таких сооружений как шахты ведется при условии добычи руд с больших глубин.

Наличие трещин и в особенности, когда по ним развиваются процессы выветривания, настолько изменяет деформативные и прочностные характеристики скальных пород, что по своим свойствам они становятся близкими к сухой кладке.

Но и отсутствие трещин в массивах пород на значительных глубинах может иметь негативные последствия, т.к. в них сохраняются остаточные напряжения, приводящие к проявлению горных ударов.

Это же происходит при тектонических подвижках.

Поэтому изучению трещиноватости в массивах скальных пород уделяется особое внимание. Исследованиями установлено, что трещиноватость пород носит зональный характер.

Всего выделено четыре зоны, различающиеся между собой по интенсивности трещиноватости: I – зона рыхлых отложений; II – зона региональной трещиноватости; III – промежуточная зона локальных трещин; IV – зона локальных трещин.

При вскрытии первых трех зон карьерами и шахтами наблюдаются осложнения ведению горных работ в виде оползней, обвалов, вывалов.

В зоне локальных трещин инженерно-геологические процессы носят другой характер, связанный с напряженным состоянием горных пород.

Здесь отмечаются шелушение, стреляние горных пород и горные удары.

Над горными выработками формируются зоны обрушения, а строительство вблизи выработанного пространства значительно удорожается из-за необходимости возведения особо устойчивых зданий.


По повышенной трещиноватости горных пород в зонах нарушений развиваются коры выветривания, способствующие образованию оползней, а в случаях возведения на них зданий и сооружений требующих особо надежных фундаментов


 

2.3. Инженерно-геологическая характеристика магматических пород

Все магматические породы представляют собой прочные скальные образования.

Их плотность зависит от минералогического состава и изменяется в широких пределах от 2,64 до 3,66 103 кг/м3.

Пористость также варьирует в широких пределах и обычно менее 1 % и обуславливается наличием микрополостей между кристаллами или пузырьков газа внутри них.

Сопротивление интрузивных пород сжатию достигает 50-280 МПа, у особо прочных гранитов – 370 МПа, разрыву – 7-23 МПа.

Наибольшие значения этих показателей характерны для равномернозернистых, мелко – или средне зернистых невыветрелых пород с незначительным содержанием слюд, но с повышенным количеством равномерно распределенного кварца.

Эффузивные породы обладают примерно такими же прочностными характеристиками, которые во многом обусловлены высоким содержанием кварца, свежестью полевых шпатов.

Однако интерес представляют не только параметры на сжатие, но и водно-физические, свойства.

 

Физико-механические свойства горных пород

Породы

Объемная плотность, δ103, кг/м3

Врдопоглощение, W, %

Порис-

тость,  п, %

Прочность, R, МПа

на растяжение

на сжатие

Водно-физические        Интрузивные

Прочностные

Диориты

    2,66-2,96

   2,74

0,22-0,53

   0,39

0,64-1,71

   1,12

8,5-18

   11,8

445-130

   77,4 

Сиенит-порфиры

2,61-2,66

   2,64

0,16-0,51

   0,27

0,35-1,30

   0,69

41-153

   79

Пироксениты:

диаллаговые,

 

оливиновые

 

2,46-3,85

   3,46

 

2,61-3,51

   3,21

0,03-0,69

   0,23

 

0,09-0,51

   0,21

 

0,11-2,37

   0,79

 

0,18-1,66

   0,21

 

6,5-18

   11,2

 

    5-20

   11,1

 

41-160

   77,5

 

29-184

84,4

Дуниты:

серпентинизированные

 

свежие

2,67-2,99

   2,76

 

3,12-3,27

3,20

0,24-0,61

   0,38

 

0,10-0,12

   0,11

 

 

 

 

89-168

129

 

124-184

151

Метаморфические

Роговики

2,66-3,08

2,91

0,12-0,56

0,30

0,38-1,36

   0,85

10-18

13,1

45-150

97

Скарны

2,88-3,50

3,13

0,50-0,59

   0,53

1,55-1,78

1,68

35-105

65

Эпидозиты

3,05-3,34

 3,17

0,30-1,48

   0,87

0,94-4,63

   2,79

14-16,5

15,5

80-160

110

Сланцы

2,71-2,74

 2,72

0,33

0,44-0,81

 0,62

28-45

37

Осадочные

Известняки

2,68-2,71

2,68

0,14-0,29

   0,18

0,32-0,66

 0,40

32-62

 37

 

Магматические породы обычно слабо водоносны.

Но в зонах тектонических нарушений, где трещиноватость пород повышена, водопроводимость их достигает сотен м2/сут.

Из-за высокой плотности ультраосновных и основных пород щебень и песок  из них непригодны для приготовления бетонов и строительных конструкций из них.

Использование возможно их возможно для строительства дорог, аэродромных покрытий, тяжелые бетоны можно применять в гидротехническом строительстве.

Наибольшее применение имеют щебень и песок пород основного и кислого состава.

Практически все типы пород имеют хорошие декоративно-строительные свойства и применяются для облицовки зданий. Исключение составляют дуниты, поскольку находящееся в них железо окисляется на воздухе. Наибольшее применение они имеют при изготовлении из них огнеупорных изделий.

 

 

2.4. Инженерно-геологическая характеристика метаморфических пород 

Сланцеватая текстура большинства метаморфических пород обуславливает анизотропию физико-механических свойств даже в одном образце.

Как правило, прочность вдоль сланцеватости ниже, чем в направлении перпендикулярном ей.

Например, для слюдяных сланцев прочность на сжатие изменяется в пределах от 100 до 200 Мпа, хлоритовые и тальковые сланцы имеют прочность 20-60 МПа, редко 100 МПа.

Филлиты и глинистые сланцы обладают прочностью менее 20 МПа. В направлении сланцеватости прочность еще меньше.

Сланцеватые породы менее устойчивы по отношению к выветриванию. однако  это относится к таким породам, как мрамор, кварцит, роговики.

Их прочность значительно выше сланцеватых пород метаморфического генезиса, а инженерно-строительные и декоративные свойства, например, мрамора общеизвестны.

При этом отмечается сравнительно небольшая разница показателей физико-механических свойств  роговиков и магматических пород.

У обоих типов пород на прочностные характеристики массивов существенное влияние оказывают трещины и материал заполнителя.

Водопроводимость сланцеватых метаморфических пород значительно меньше, чем магматических.

Мрамор, кварцит, гнейсы, роговики по водопроводимости близки к магматическим.

Сланцеватые породы практически безводны.

 

2.5. Инженерно-геологическая характеристика скальных осадочных пород 

Скальные породы осадочного происхождения по типам, составу и свойствам более разнообразны, чем магматические и метаморфические.

Все породы при водонасыщении снижают свою прочность.

Исключение из этого составляют кремнистые разности известняков, конгломераты, песчаники с кремнистым цементом.

Из всех разновидностей пород осадочного происхождения в инженерно –геоло- гической практике больше всего приходится иметь дело с известняками и доломитами, составляющими 40-50 % от всех осадочных пород.

Осадочные породы имеют, главным образом, морское происхождение, поэтому в них наблюдается сменяемость слоев в вертикальном направлении, значительная площадь залегания, пластовый характер, постоянство состава в его пределах.

Самым значительным явлением для таких пород как гипс, ангидрит, каменная и калийные соли, известняки, доломиты является карст.


Строительство инженерных сооружений в районах развития карстовых явлений сопряжено со значительными трудностями. При возведении тяжелых сооружений возможны провальные явления из-за близкого расположенияземной поверхности карстовых пустот


Во избежание разрушения зданий и сооружений наилучшим решением вопроса является вынос их за пределы области карстового проявления.

Прочность же закарстованной толщи может быть обеспечена нагнетанием в неё бетонных и цементно-глинистых растворов, в самых простых случаях производят отвод поверхностных вод канавами и любыми другими  дренажными устройствами.

При этом значительное влияние на оживление карста могут оказать утечки техногенных вод из систем канализации.

Водопроводимость известняков , как и всех скальных пород, зависит от интенсивности трещиноватости и от величины раскрытия трещин.

Известняки обладают большим коэффициентом трещинной пустотности (2-5 %) и значительной водопроводимостью, достигающей нескольких тысяч м2/сут.

Во многих районах подземные воды известняков являются источниками водоснабжения населенных пунктов, а сами известняки служат строительным материалом и сырьем для производства цемента.

Строителям часто приходится иметь дело со значительной водообильностью и проявлением карста при возведении глубоких инженерных сооружений, фундаментов зданий, при строительстве метро и карьеров для добычи известняков.

По физико-механическим свойствам гипс, ангидрит, некоторые разности известняков (известняк-ракушечник) относятся к полускальным, предел прочности на сжатие – до 17-18 МПа и менее. В большей части известняки имеют предел прочности на сжатие 35-62 МПа, кремнистые разности — до 190 МПа и более, доломиты – 200-300 МПа.

 

 

2.6. Инженерно-геологическая характеристика дисперсных осадочных пород 

Строителям чаще всего приходится иметь дело с рыхлыми дисперсными породами. По ГОСТ 25100-95 “Грунты. Классификация” Важнейшим характеристиками таких грунтов являются плотность и пористость.

Пористость отложений определяется как отношение объема пор к общему объему породы. в сухом состоянии, выраженной в долях единицы  или в процентах.  

 

где n – пористость; V0 – объем пор; V – объем породы.

Другой важной характеристикой пород является коэффициент пористости


где  — коэффициент пористости; VП, VТ – соответственно: объем пор и объем породы.

Между пористостью и коэффициентом пористости можно осуществлять взаимные переходы:                             


Плотность грунта понимается как отношение массы породы (с водой) к занимаемому этой породой объему.

  

где  — плотность грунта, г/см3; кг/м3; т/ м3;  — масса породы, г;  — объем породы, см3.

Водно-физические свойства грунтов. Влажность породы определяют как отношение массы воды, содержащейся в порах к массе сухой породы. Анализируемый образец взвешивается и затем высушивается в термошкафу при температуре 105-1100 С в течение 8 часов и более.


где  — влажность породы, %;  — масса породы с водой, содержащейся в ней, г;  — масса высушенной породы, г.

Влажность породы (глин) определяет ее физическое состояние; прочность, деформируемость и пластичность. Под действием внешних сил породы изменяют свою форму (деформируются) без разрыва сплошности, а после окончания действия милы, сохраняют полученную форму. Сохранение (или изменение) формы происходит при определенном содержании в глинах воды. Численная оценка этого явления дается по показателям пределов влажности глин, которые подразделяются на верхний и нижний пределы пластичности.

Нижний предел пластичности WP или граница раскатывания  — это влажность породы при которой глинистый жгутик диаметром 3 мм начинает крошиться из-за потери пластических свойств.

Верхний предел пластичности WL — это влажность породы, при которой глинистая масса в фарфоровой чашке, разрезанная глубокой бороздой, начинает сливаться после 2-3 толчков.

Разница между верхним и нижним пределами пластичности называется числом пластичности, Ip, %. Ip = WL — WP.

По числу пластичности выделяются породы: 1) высокопластичные (глины) –17; пластичные (суглинки) – 17-7; слабо пластичные (супеси) – 7; не пластичные (пески) – 0.

Гранулометрический состав характеризуется процентным содержанием в грунте (по весу) фракций (частиц) того или иного размера.

Для песчаных грунтов определение гранулометрического состава производится рассеиванием грунта на стандартном наборе сит.

Метод имеет ограничения, определяемые конечным размером ячейки сит (0,1 мм) и трудностью разделения агрегатов плотных фракций на отдельные зерна.

Поэтому содержание частиц диаметром более 0,1 мм производится ситовым методом, а менее 0,1 мм путем осаждения их в воде.

При определении содержания в грунте мелких частиц его промывают, кипятят и растирают.

Такая обработка грунта называется диспергированием.

При этом ареометрический метод гранулометрического анализа мелких фракций грунтов наиболее прост.

По его результатам строится полулогарифмический график состава.

По оси ординат откладывается процентное содержание частиц, а по оси абсцисс логарифм соответствующего процентного состава диаметра частиц.

Отношение nd = d60|d10 называется коэффициентом неоднородности. Диаметр d10 – называется действующим или эффективным.

Прочность грунтов. Сопротивление грунтов сдвигу описывается законом Кулона


где — предельное сдвигающее напряжение, МПа;  —  коэффициент внутреннего трения;  — угол внутреннего трения; С – сцепление, Мпа. Для глинистых и песчаных грунтов параметры прочности (и С) неоднозначны. В глинах коэффициент внутреннего трения  , а в песках сцепление С стремятся к нулю.

 

Водно-физические и физико-механические свойства дисперсных пород

Наименование пород

Объемная масса, δ 103, кг/м3

Пористость, п, %

Водопогло-

щение w, %

Угол внутреннего трения, 0

Сцепле

ние, С, МПа

Суглинки

делювиальные

Глина

делювиальная

Суглинки

элювиальные

Дресва диоритов

 

  __1,96__

  1,94-1,98

__1,96__

  1,83-2,06

__1,82__

  1,6-2,04

__1,89__

  1,80-1,98

        __42__

  1,94-1,98

__44__

  39,2-48

 __44__

  37,8-51,2

__40__

35,8-44,3

    _0,90__

  0,88-0,92


 

__0,75__

  0,50-1,0

__0,74__

  0,58-0,89

 

     __18__

    17-18

     10

 

     __23__

    17-31

    __15__

    13-17

__0,065__

0,06-0,07

0,055

 

 __0,038__ 0,007-0,08

__0,068__

  0,042-0,093

 


— Международная буровая компания ROSDRILL LLC

Буровые скважины бурят в самых разнообразных геологических условиях. Способ разрушения горных пород, тип породоразрушающего инструмента, режим его работы выбирают в зависимости от физико-механических свойств горных пород, которые определяются комплексом геологических признаков: минералогическим составом, структурой, текстурой и рядом других.

Горными породами называют естественные скопления минералов, возникшие в результате тех или иных геологических процессов в земной коре. Поэтому многие свойства горных пород будут зависеть прежде всего от свойств самих минералов, их химического состава, формы и размеров минеральных частиц, расположения в пространстве, характера и силы связи между частицами, условий формирования пород и их строения.

Генетическая классификация горных пород по составу, принятая при геологических исследованиях, с учетом их происхождения (магматические, осадочные, метаморфические) приводится в сокращенном виде, как предпосылка к характеристике пород по физико-механическим свойствам. Свойства горных пород, влияющие на процесс бурения, весьма многообразны. Различают физические и механические свойства горных пород. Их выражают и оценивают с помощью определенных показателей (характеристик).

Физические свойства характеризуют физическое состояние горных пород, т.е. качественную определенность, проявляющуюся в их плотности, влажности, пористости, трещиноватости и выветрелости в условиях естественного залегания. Данные об этих свойствах позволяют качественно оценивать прочность и устойчивость горных пород.

Механические свойства горных пород определяют их поведение под влиянием внешних усилий — нагрузок. Они проявляются и непосредственно оцениваются прочностью и деформируемостью горных пород. Показатели механических свойств используются при различных инженерных расчетах, например, при расчете осадок сооружений, определении их буримости и т.д.

Физико-механические свойства горных пород в образце всегда существенно отличаются от их свойств в условиях естественного залегания. В массиве породы, как правило, более неоднородны по составу, строению и физическому состоянию и более анизотропны по свойствам. Это обусловлено тем, что массивы горных пород обычно имеют поверхности и зоны ослабления, значительно и неравномерно трещиноваты и выветрелы, в них более резко выражены текстурные признаки (слоистость, сланцеватость, полосчатость и др.), часто они нарушены тектоническими подвижками и имеют различное напряженное состояние в зависимости от положения в геологической структуре района.

Практические данные колонкового бурения подтверждают теснейшую зависимость физико-механических свойств горных пород от их структуры, размера породообразующих минералов, количества и качества минерального состава цемента. Практические данные колонкового бурения подтверждают теснейшую зависимость физико-механических свойств горных пород от их структуры, размера породообразующих минералов, количества и качества минерального состава цемента.

Механические свойства горной породы как твердого тела непосредственно связаны с ее строением (структурой), с молекулярными силами сцепления.

Под структурой твердой породы подразумевается строение вещества породы, представляющего собой сросток отдельных кристаллов и их обломков различных размеров. Структура породы характеризуется картиной распределения кристаллов зерен и цемента по размерам, условиям их срастания и взаимного расположения.

В отдельных кристаллах, составляющих горную породу, могут быть ярко выражены плоскости спайности, как у графита, слюды, гипса, каменной соли, кальцита. В направлении, параллельном с плоскостью спайности, кристалл имеет наименьшую прочность на разрыв, так как расстояние между этими плоскостями в решетке значительно больше, чем между любыми другими плоскостями.

Для прочности горных пород характерна зависимость ее от размеров зерен, составляющих породу минералов. Минеральные зерна малых размеров обладают значительно большей относительной механической прочностью, чем крупные частицы. Эта закономерность распространяется и на горные породы. Мелкозернистые породы имеют более высокую механическую прочность и более низкую буримость, чем крупнозернистые.

Под термином «буримость» принято понимать комплексную характеристику горной породы, заключающуюся в способности горной породы сопротивляться проникновению в нее породоразрушающего инструмента в процессе бурения.

Буримость горных пород является функцией многих переменных, зависящих от природных, технологических и технических факторов. Буримость породы зависит от ее физико-механических свойств, от формы, размеров и материала породоразрушающего инструмента, от применяемых режимов бурения (частоты вращения бурового снаряда, осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, качества и количества промывочной жидкости) и т.д. Естественно поэтому, что буримость породы определяется раздельно для каждого вида породоразрушающего инструмента.

Существует ряд объективных методов определения буримости горных пород, нашедших применение при вращательном и ударно-вращательном способах бурения. К основным таким методам следует отнести следующие:

  • Метод ЦНИГРИ — определение категорий горных пород по буримости на основе их абразивности и динамической прочности в объединенном выражении.
  • Метод ВИТР — определение категорий горных пород по буримости с помощью прибора ВИТР-ОТ (определитель буримости горных пород).
  • Метод определения фактической буримости горных пород путем опытного бурения при рациональных значениях параметров режима бурения и рациональных типах породоразрушающего инструмента.

Первые два метода определения буримости горных пород рекомендуется применять, как контрольные. Для технического же нормирования геологоразведочного бурения следует применять метод определения буримости горных пород по фактическим данным.

В процессе обобщения опыта бурения различных пород, освоения новых способов бурения, изменения техники и технологии бурения классификации претерпевают определенные изменения и уточнения. Поэтому в ряде классификаций количественный показатель буримости отсутствует, а горные породы отнесены к той или другой группе по их петрографической характеристике.

Конституция, свойства и генезис минералов, горных пород и руд

Руководитель научной школы

Марин Юрий Борисович

Тел. +7 (812) 328-82-47
помещение: 4314

e-mail: [email protected]

В состав научной школы входят 24 сотрудника, в том числе:
8 докторов наук и 9 кандидатов наук.

История научной школы

Появление научной школы стало результатом многолетних исследований в области минералогии, кристаллографии и петрографии, проводимых в Горном университете с начала XX века.
Имена академиков Е.С.Федорова,А.Н.Заварицкого,С.С.Смирнова,В.С.Соболева,Д.С.Коржинского, профессоровА.К. Болдырева,Д.П. Григорьева, С.П.Соловьева, И.И. Шафрановского, внесших громадный вклад в развитие геологической науки, создавших свои научные направления, занимают почетное место в списке выдающихся кристаллографов, минералогов и петрографов мира.

Окончательное формирование научной школы связано с созданием объединенной кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии в 1989 г.

У истоков научной школы стояли профессора Д.П. Григорьев и Ю.Б. Марин

1961 г. Издана монография Д.П. Григорьева «Онтогения минералов», положившая начало новому направлению наук о Земле — онтогеническому анализу минеральных индивидов и агрегатов.

1985 гВыдан диплом СССР на открытие N 270 «Закономерность пространственно-временного изменения морфологии минеральных индивидов в процессах природного кристаллообразования» (соавтор – профессор Д.П. Григорьев)

1988 г. Создана кафедра минералогии, кристаллографии и петрографии (заведующий – профессор Ю.Б. Марин). Окончательное формирование научной школы.

1996 гВсероссийское признание — получение статуса ведущей научной школы решением Совета по грантам при Президенте РФ. Научная школа включена в реестр ведущих научных и научно-педагогических школ Санкт-Петербурга

За 25 лет существования и деятельности школы подготовлено 7 докторов и более 30 кандидатов наук, при этом прослеживается преемственность поколений.

Направления развития научной школы

  • Онтогенический анализ минеральных индивидов и агрегатов с выявлением закономерностей их строения и генетической интерпретацией выявленных закономерностей;
  • Разработка теоретических основ анализа конституции и свойств минеральных индивидов и агрегатов для решения проблем петро- и рудогенеза и рационального использования минерального сырья;
  • Выявление особенностей состава и строения минералов и горных пород крупных и уникальных месторождений редких и благородных металлов;
  • Моделирование процессов структурообразования минеральных агрегатов, совершенствование технологий исследования их строения и разработка методик морфометрического анализа для реконструкции условий минералообразования и прогнозирования технологических свойств минерального сырья;
  • Разработка принципов формационного анализа магматических и метасоматических пород и эволюционный анализ интрузивных формаций в геологической истории;
  • Разработка теоретических основ поискового, технологического и экологического направлений прикладной минералогии и геохимии.

Объекты изучения: комплексы магматических и метасоматических пород, месторождения редких и благородных металлов Дальнего Востока, Чукотки, Сибири, Урала и Карелии.

 

Исследование физико-механических свойств на различных глубинах и анизатропии горных пород месторождения Макмал

К.К. Абдылдаев, к.т.н., доц., Иссык-Кульский государственный университет им. К.Тыныстанова,

С.Ж. Куваков, Институт геомеханики и освоение недр НАН КР, г. Бишкек,

Курманбек уулу Т., к.т.н., доц., Кыргызский государственный университет им. И.Арабаева

Золоторудное месторождение Макмал находится на территории Тогуз-Тороуского района Жалал-Абадской области Кыргызской Республики. Это одно из крупных месторождений, которое разрабатывается с 1987 г. открытым способом (рис. 1), с 2003 г. подземным [1].

Рис. 1 Нагорный карьер месторождения Макмал

В геологическом строении месторождения принимают участие осадочные и интрузивные горные породы. Осадочные породы представлены известняками карбоно- кокчайской свиты, на которых залегают образования Каргалыкского, представленные породами субвулканического комплекса – туфолавами кислого состава. К югу от месторождения залегает толща конгломератов, гравелитов, песчаников, глин Киргизской и Нарынской свит. Разрезы кайнозоя завершают отложения четвертичного возраста. Интрузивные породы представлены двумя разновозрастными комплексами – Каргалыкским и Чаарташским. Первый комплекс представлен диоритами, диоритовыми порфиритами, дайками плагиопорфиритов, кварцевых порфиров, гранит-порфиров, лампрофиров и метасоматитов. Второй комплекс включает граниты первой и второй фаз. При этом граниты первой фазы – равномернозернистые породы с незначительным содержанием темноцветных минералов.

Граниты второй фазы – дайковые тела красных порфировидных лейкогранитов, гранит-порфиров и аплитовые граниты. Под воздействием контактового метаморфизма осадочные породы преобразованы в мраморы, скарнированные породы, скарны, метасоматиты. Наиболее крупные тела скарнов развиты в зонах контактов дайкообразных тел. Все выявленные золоторудные тела локализуются в пределах зон скарнированных и метасоматических измененных пород. На месторождении выделяются три такие зоны, отвечающие Приконтактовому, Главному и Южному рудным телам.

Все рудные тела месторождения имеют сложную морфологию как по простиранию, так и по падению, что обусловлено линзообразными и другими формами крутопадающих тел рудоносных метасоматитов и скарнов, участвующих в строении рудных тел. Рудоносная зона Приконтактового рудного тела представлена тремя золоторудными линзами – Восточной, Центральной и Западной, кулисообразно расположенными относительно друг друга. Общее падение Главного рудного тела почти вертикальное, но северный и южный его контакты по падению меняют углы от 70–80° – на юг, до 70–80° – на север. Зона Южного рудного тела отстоит на 10–20 м к югу от зоны Главного рудного тела. Южная зона распадается на три золоторудные линзы: Северную, Промежуточную и Южную.

Рудные тела месторождения сложены измененными и акварцованными плагиопорфирами, серицитизированными, окварцованными гранитами, гранит-порфирами, окварцованными, скарнированными и мраморизованными известняками, скарнами и метасоматитами. Вмещающие породы представлены слаботрещиноватыми составляющими (гранитами, гранит-порфирами, диоритами, мраморизованными известняками). Крепость вмещающих пород и руды примерно одинаковы.

Гидрогеологические условия месторождения несложные, практически все неучтенные запасы находятся выше естественного базиса эрозии. При этом слабое обводнение месторождения подтверждается малыми притоками воды по всем разведываемым штольневым горизонтам. Полевые и лабораторные исследования физико-механических свойств пород месторождения Макмал проводили различные организации (ВНИПИ горцветмет, Иргиредмет, ИФиМГП НАН КР). При этом значительные работы выполнены в научно-исследовательских институтах Кыргызстана [2-4]. В основном образцы горных пород испытывались в лабораторных условиях традиционными способами с использованием нормативных документов [5-8]. Исследованиям были подвергнуты основные породы месторождения: карбонатные породы, скарнированные известняки и скварцованные и мраморизованные известняки. При этом был проведен анализ результатов, полученных при испытаниях керновых проб, отобранных из специальных скважин, пробуренных в прибортовой зоне карьера (ВНИПИ горцветмет) [9, 11], результатов исследований образцов пород и руд, отобранных в приконтурной зоне карьера (Иргиредмет) [11], а также результатов определений физико-механических свойств горных пород глубоких горизонтов месторождения (ИГиОН НАН КР) [1, 4]. Результаты исследований показали, что численные значения прочностных характеристик пород варьируются в широком диапазоне. Это зависит от состава первичных пород и процесса их изменений в течение времени.

Прочность пород на сжатие, например для мраморизованных известняков, составляет 55–105 МПа, для гранитов 150–240 МПа, для мраморов 40–85 МПа. Для карбонатных пород и окварцованных известняков был проведен лабораторный анализ как в воздушно-сухом, так и в водонасыщенном состоянии. Результаты лабораторных работ показали, что после полного водонасыщения значение предела прочности пород при сжатии снижается в среднем от 20 до 40 % по сравнению с воздушно-сухим состоянием. Значение сцепления снижается от 35 до 40 % [4]. Прочность на растяжение была установлена для пород месторождения и составляет от 9 до 18 МПа.

Деформационные свойства пород и руд месторождения определены по тензометрическим измерениям продольных и поперечных деформаций. Коэффициент Пуассона колеблется от 0,22 до 0,3 при среднем его значении 0,26; величина модуля упругости колеблется от 45 до 65 МПа.

Угол внутреннего трения, определенный по паспорту прочности Мора, составляет 30–35°, а сцепление от 15 до 85 МПа.

В целом анализ результатов показывает, что физико-механические свойства пород месторождения Макмал, образцы которых отбирались на различных глубинах, отличаются незначительно.

В работе также исследованы анизотропия упругих свойств основных горных пород месторождения Макмал.

Известно, что ультразвуковое прозвучивание является одним из надежных методов определения анизотропии упругих свойств горных пород. Поэтому нами при изучении был использован современный ультразвуковой аппарат УК-10ПМ [12]. Исследования проводили на трех разновидностях пород: метасоматитах, мраморизованных известняках, рудной брекчии, которые были изготовлены в кубической форме из монолитов (рис. 2).

Рудная брекчия

Мрамор

Метасоматит

Рис. 2 Отобранные монолиты и изготовленные из них образцы для испытания соответственно

Для исследования акустических характеристик ультразвуковые волны пропускали через образцы горных пород кубической формы по двум взаимно перпендикулярным площадкам S1 и S2, где S1 – это площадка, через которую проходила ультразвуковая волна по оси гравитационной силы, а S2 – это площадка, через которую проходила ультразвуковая волна, перпендикулярная к оси гравитационной силы. На основании проведенных исследований акустических показателей получены данные по распространению поперечных и продольных волн в породах (табл. 1).

На основе анализа результатов определения скорости прохождения ультразвуковых волн через горные породы месторождения Макмал установлено, что значения скорости распространения продольной волны по площадке S1 больше, чем значения скорости распространения продольной волны по площадке S2. Например, для рудной брекчии – в 1,004 раза больше, мраморизованного известняка – в 1,058 раза больше, метасоматита – в 1,103 раза больше, т.е. разница скоростей по взаимно перпендикулярным площадкам изменяется от 28,893 м/с до 702,614 м/с.

В результате расчетов упругих свойств по трем разновидностям пород установлено, что значения модуля упругости и модуля сдвига по площадке S1 больше, чем значения скорости распространения продольной волны по площадке S2. И, как показали расчеты, из-за незначительных изменений акустических свойств горных пород по двум взаимно перпендикулярным площадям получены равные значения коэффициента Пуассона.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1. Кожогулов К.Ч., Алибаев А.П., Усенов К.Ж. Развитие геотехнологий при комбинированной разработке нагорных рудных месторождений. – Бишкек-Джалал-Абад, –2008.–190 с.
2. Абдылдаев К.К., Кожогулов К.Ч., Курманбек уулу Т. Моделирование потенциальной поверхности скольжения в неоднородных прибортовых массивах сложноструктурных месторождений// Горная промышленность. – №6 (130). 2016. – С86-87.
3. Кожогулов К.Ч., Дронов Н.В., Джороев Т.Дж., Усенов К.Ж. Оценка устойчивости бортов карьера Макмал и обоснование мероприятий по безопасности и эффективной доработке запасов // Перспективные технологии добычи минеральных ресурсов в высокогорных условиях // Материалы международной конференции по проблеме Геология и горнотехнические процессы. – Бишкек, технология, 1999. – С.25-36.
4. Куваков С.Ж., Кадыралиева Г.А., Джакупбеков Б.Т. Физико-механические свойства горных пород глубоких горизонтов месторождения Макмал // Вестник КыргызскоРоссийского Славянского университета.
–2016. – Том 16. – №5. – С.151-153.
5. ГОСТ 21153.3–85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. – 10 с.
6. Ломтадзе В.Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород. – Л.: 1972. –312 с.
7. Ильницкая Е.И., Тедер Р.Н., Виталин Е.С. и др. Свойства горных пород и методы их определения. – М.: 1969. – 392с.
8. Карташов Ю.М., Матвеев Б.В., Михеев Г.В. Прочность и деформируемость горных пород. М.: 1979. – 269 с.
9. Отчет «Оценка геомеханических и горнотехнических условий залегания запасов в целиках на горизонтах штолен № 3 и № 7 Макмальского месторождения». – ИГД СО РАН, Новосибирск, 2009.
10. Рабочий проект на отработку запасов горизонта 2310м, штольни № 11, месторождения Макмал. ПИЦ «Кен-Тоо». – Бишкек, 2012.
11. Специальный проект на отработку запасов руды в целиках горизонтов штолен № 7 и № 6 южного рудного тела рудника Макмал филиала «Комбинат Макмалзолото» (целик горизонта 2445 м), ОАО «КЫРГЫЗАЛТЫН», Институт горного дела СО РАН, ЗАО ГПК «АЗИЯРУДПРОЕКТ», – Бишкек, 2010.
12. Прибор ультразвуковой ГСП УК-10ПМ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
Ключевые слова: месторождение, рудное тело, физико-механические свойства горных пород, прочность, анизотропия

Журнал «Горная Промышленность»№1 (131) 2017, стр.93

рок | Определение, характеристики, образование, цикл, классификация, типы и факты

Текстура породы — это размер, форма и расположение зерен (для осадочных пород) или кристаллов (для магматических и метаморфических пород). Также важны степень однородности породы (, т.е. единообразия состава) и степень изотропии. Последнее — это степень, в которой объемная структура и состав одинаковы во всех направлениях в породе.

Анализ текстуры может дать информацию об исходном материале породы, условиях и среде осаждения (для осадочных пород) или кристаллизации и перекристаллизации (для магматических и метаморфических пород, соответственно), а также последующей геологической истории и изменениях.

Классификация по размеру зерен или кристаллов

Общие текстурные термины, используемые для типов горных пород в отношении размера зерен или кристаллов, приведены в таблице. Категории размера частиц получены из шкалы Уддена-Вентворта, разработанной для отложений.Для магматических и метаморфических пород в качестве модификаторов обычно используются термины — , например, среднезернистый гранит. Афанитный — это описательный термин для мелких кристаллов, а фанеритовый — для более крупных. Очень крупные кристаллы (более 3 сантиметров или 1,2 дюйма) называются пегматитовыми.

Для осадочных пород к широким категориям размеров отложений относятся крупные (более 2 миллиметров или 0,08 дюйма), средние (от 2 до 1 / 16 миллиметров) и мелкие (менее 1 / 16 миллиметр).К последним относятся ил и глина, размер которых не различим для человеческого глаза, и их также называют пылью. Большинство сланцев (литифицированная версия глины) содержат некоторое количество ила. Пирокластические породы — это породы, образованные из обломочного (от греческого слова, обозначающего битый) материал, выброшенный из вулканов. Блоки — это фрагменты, отбитые от твердой породы, а бомбы при выбросе расплавляются.

Термин «порода» относится к основному объему материала, включая зерна или кристаллы, а также к внутреннему пустому пространству.Объемная часть насыпной породы, не занятая зернами, кристаллами или природным цементирующим материалом, называется пористостью. Другими словами, пористость — это отношение пустотного объема к основному объему (зерна плюс пустотное пространство). Это пустое пространство состоит из пространства пор между зернами или кристаллами в дополнение к пространству трещин. В осадочных породах объем порового пространства зависит от степени уплотнения осадка (при этом уплотнение обычно увеличивается с глубиной захоронения), от устройства упаковки и формы зерен, от степени цементации и от степени сортировки. .Типичные цементы — это кремнистые, известковые, карбонатные или железосодержащие минералы.

Сортировка — это тенденция осадочных пород иметь зерна одинакового размера — , то есть , чтобы иметь узкий диапазон размеров (см. Рисунок 2). Плохо отсортированный осадок имеет широкий диапазон размеров зерен и, следовательно, имеет пониженную пористость. Хорошая сортировка указывает на довольно равномерное распределение зерен. В зависимости от типа плотной упаковки зерен пористость может быть значительной. Следует отметить, что в инженерном обиходе — у.е.g., геотехническое или гражданское строительство — терминология сформулирована противоположно и называется классификацией. Отложения с хорошей сортировкой — это (геологически) плохо отсортированные отложения, а отложения с плохой сортировкой — это хорошо отсортированные отложения.

Сортировка горных пород

Рисунок 2: Сортировка.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Общая пористость охватывает все пустоты, включая те поры, которые связаны с поверхностью образца, а также те, которые закрыты естественным цементом или другими препятствиями. Таким образом, общая пористость (ϕ T ) составляет

, где Vol G — это объем зерен (и цемента, если таковой имеется), а Vol B — общий объемный объем. В качестве альтернативы можно рассчитать ϕ T из измеренных плотностей основной породы и (моно) минерального компонента. Таким образом,

, где ρ B — плотность насыпной породы, а ρ G — плотность зерен ( т.е., минерал, если состав мономинералогичный и однородный). Например, если песчаник имеет ρ B 2,38 грамма на кубический сантиметр (г / см 3 ) и состоит из зерен кварца (SiO 2 ) с ρ G 2,65 г. / см 3 , общая пористость составляет

Кажущаяся (эффективная или чистая) пористость — это доля пустот, которая исключает закрытые поры. Таким образом, он измеряет объем пор, который эффективно взаимосвязан и доступен для поверхности образца, что важно при рассмотрении хранения и движения подземных флюидов, таких как нефть, грунтовые воды или загрязненные флюиды.

рок | Определение, характеристики, образование, цикл, классификация, типы и факты

Текстура породы — это размер, форма и расположение зерен (для осадочных пород) или кристаллов (для магматических и метаморфических пород). Также важны степень однородности породы (, т.е. единообразия состава) и степень изотропии. Последнее — это степень, в которой объемная структура и состав одинаковы во всех направлениях в породе.

Анализ текстуры может дать информацию об исходном материале породы, условиях и среде осаждения (для осадочных пород) или кристаллизации и перекристаллизации (для магматических и метаморфических пород, соответственно), а также последующей геологической истории и изменениях.

Классификация по размеру зерен или кристаллов

Общие текстурные термины, используемые для типов горных пород в отношении размера зерен или кристаллов, приведены в таблице. Категории размера частиц получены из шкалы Уддена-Вентворта, разработанной для отложений. Для магматических и метаморфических пород в качестве модификаторов обычно используются термины — , например, среднезернистый гранит. Афанитный — это описательный термин для мелких кристаллов, а фанеритовый — для более крупных. Очень крупные кристаллы (более 3 сантиметров или 1,2 дюйма) называются пегматитовыми.

Для осадочных пород к широким категориям размеров отложений относятся крупные (более 2 миллиметров или 0,08 дюйма), средние (от 2 до 1 / 16 миллиметров) и мелкие (менее 1 / 16 миллиметр).К последним относятся ил и глина, размер которых не различим для человеческого глаза, и их также называют пылью. Большинство сланцев (литифицированная версия глины) содержат некоторое количество ила. Пирокластические породы — это породы, образованные из обломочного (от греческого слова, обозначающего битый) материал, выброшенный из вулканов. Блоки — это фрагменты, отбитые от твердой породы, а бомбы при выбросе расплавляются.

Термин «порода» относится к основному объему материала, включая зерна или кристаллы, а также к внутреннему пустому пространству. Объемная часть насыпной породы, не занятая зернами, кристаллами или природным цементирующим материалом, называется пористостью. Другими словами, пористость — это отношение пустотного объема к основному объему (зерна плюс пустотное пространство). Это пустое пространство состоит из пространства пор между зернами или кристаллами в дополнение к пространству трещин. В осадочных породах объем порового пространства зависит от степени уплотнения осадка (при этом уплотнение обычно увеличивается с глубиной захоронения), от устройства упаковки и формы зерен, от степени цементации и от степени сортировки. .Типичные цементы — это кремнистые, известковые, карбонатные или железосодержащие минералы.

Сортировка — это тенденция осадочных пород иметь зерна одинакового размера — , то есть , чтобы иметь узкий диапазон размеров (см. Рисунок 2). Плохо отсортированный осадок имеет широкий диапазон размеров зерен и, следовательно, имеет пониженную пористость. Хорошая сортировка указывает на довольно равномерное распределение зерен. В зависимости от типа плотной упаковки зерен пористость может быть значительной. Следует отметить, что в инженерном обиходе — у.е.g., геотехническое или гражданское строительство — терминология сформулирована противоположно и называется классификацией. Отложения с хорошей сортировкой — это (геологически) плохо отсортированные отложения, а отложения с плохой сортировкой — это хорошо отсортированные отложения.

Сортировка горных пород

Рисунок 2: Сортировка.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Общая пористость охватывает все пустоты, включая те поры, которые связаны с поверхностью образца, а также те, которые закрыты естественным цементом или другими препятствиями.Таким образом, общая пористость (ϕ T ) составляет

, где Vol G — это объем зерен (и цемента, если таковой имеется), а Vol B — общий объемный объем. В качестве альтернативы можно рассчитать ϕ T из измеренных плотностей основной породы и (моно) минерального компонента. Таким образом,

, где ρ B — плотность насыпной породы, а ρ G — плотность зерен ( т.е., минерал, если состав мономинералогичный и однородный). Например, если песчаник имеет ρ B 2,38 грамма на кубический сантиметр (г / см 3 ) и состоит из зерен кварца (SiO 2 ) с ρ G 2,65 г. / см 3 , общая пористость составляет

Кажущаяся (эффективная или чистая) пористость — это доля пустот, которая исключает закрытые поры. Таким образом, он измеряет объем пор, который эффективно взаимосвязан и доступен для поверхности образца, что важно при рассмотрении хранения и движения подземных флюидов, таких как нефть, грунтовые воды или загрязненные флюиды.

Изображения магматических, метаморфических и осадочных пород

Geodes


Geodes снаружи выглядят как обычные камни, но внутри могут быть впечатляющими!

Флуоресцентные минералы


Флуоресцентные минералы и камни светятся яркими цветами в ультрафиолетовом свете.

Твердомеры


Твердомеры — Испытайте твердость с помощью точных и простых в использовании инструментов для определения твердости.

Камни на Марсе


Камни на Марсе Многие из камней, обнаруженных на Марсе, не сильно отличаются от земных.

Ляпис-лазурь


Ляпис-лазурь — метаморфическая порода и самый популярный голубой непрозрачный драгоценный камень в истории.

Tumbled Stones


Tumbled Stones — это камни, которые были округлены, сглажены и отполированы в каменном стакане.

Puddingstone


Puddingstone — конгломерат с обломками, контрастирующими по цвету с матрицей. Alamy Images.

Кварцит


Кварцит — нефланчатая метаморфическая порода, почти полностью состоящая из кварца.

Камень-ловушка


Камень-ловушка — это название, применяемое к любой вулканической породе темного цвета, используемой для производства щебня.

Камни для завивки


Камни для завивки сделаны из особого вида гранита, который встречается всего в нескольких местах по всему миру.

Зерна песка


Зерна песка Галерея песчинок под микроскопом доктора Гэри Гринберга.

Сланец


Сланец Скала, которая быстро меняет энергетику.

Сложные камни


Сложные камни Ученики начальной школы находят много камней, которые вы не сможете идентифицировать.

Марипозит


Марипозит — название, используемое для зеленых слюд, богатых хромом, и некоторых окрашенных ими пород.

Песок


Песок — разнообразный материал. В этой галерее представлены фотографии песка со всего мира.

Чароитит


Чароитит — пурпурная метаморфическая порода, в которой преобладает минерал чароит. Он используется как драгоценный камень.

Геологический словарь


Геологический словарь — содержит тысячи геологических терминов с их определениями.

Инструменты геологии


Инструменты геологии — молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, кирки твердости, золотые кастрюли.

Наскальное искусство


Наскальное искусство Люди создают наскальные рисунки на протяжении тысячелетий. Всемирная коллекция.

Don * t Go To Jail


Коллекционеры камней должны знать правила, прежде чем удалять камни из общественной и частной собственности.

Рок-акробат


Рок-акробат — Все о рок-акробатике и рок-акробатике. Прочтите перед покупкой стакана.

Coquina


Coquina — пористый известняк, почти полностью состоящий из ископаемых остатков.

Нефтяные пески


Нефтяные пески содержат нефть в виде битума — основного ресурса нефти, добыча которого может быть затруднена.

Алевролит


Алевролит — это осадочная порода, состоящая в основном из частиц размером с ил.

Судебная геология


Судебная геология Мои ученики приходят в класс, думая, что грязь — это грязь, а песок — это песок …

Мел


Мел представляет собой разновидность известняка, образованного из мелкозернистых морских отложений, известных как ил.

Использование гранита


Использование гранита Камень, используемый повсюду, от кухни до облицовочного камня небоскребов.

Известняк


Известняк Универсальный камень, используемый в цементе, продуктах питания, красках, бумаге, лекарствах, бетоне и многом другом!

Ручная линза


Ручная линза Складная лупа с 10-кратным увеличением в металлическом футляре.Часто используемый лабораторный и полевой инструмент.

Азурит Гранит?


Азурит Гранит? Находится у подножия К2, второй по высоте горы в мире.

Унакит


Унакит — это метаморфизованный гранит, состоящий из зеленого эпидота и розового ортоклаза.

Подарки, потрясающие


Подарки, потрясающие — Какие подарки самые популярные в магазине Geology.com?

Породообразующие минералы


Породообразующие минералы — большая часть земной коры состоит из небольшого количества минералов.

Дацит


Дацит — светлая экструзионная магматическая порода, промежуточная между риолитом и андезитом.

Мыльный камень


Мыльный камень — это богатый тальком камень, свойства которого позволяют использовать его в различных проектах.

Caliche


Caliche — это литифицированный слой почвы или донных отложений. Считается осадочной породой.

Диабаз


Диабаз — камень, выбранный для Стоунхенджа и перенесенный на 240 миль в 2100 году до нашей эры.

осадочных пород | Рисунки, Характеристики, Текстуры, Типы

Брекчия — обломочная осадочная порода, состоящая из крупных (более двух миллиметров в диаметре) угловатых фрагментов.Пространства между крупными фрагментами могут быть заполнены матрицей из более мелких частиц или минеральным цементом, связывающим породу вместе. Образец, показанный выше, имеет диаметр около двух дюймов (пять сантиметров).

Что такое осадочные породы?

Осадочные породы образованы накоплением отложений. Есть три основных типа осадочных пород.

Обломочные осадочные породы образуются в результате накопления и литификации обломков механического выветривания.Примеры включают: брекчию, конгломерат, песчаник, алевролит и сланец.

Химические осадочные породы образуются, когда растворенные вещества выпадают в осадок из раствора. Примеры включают: кремний, некоторые доломиты, кремень, железную руду, известняки и каменную соль.

Органические осадочные породы образуются в результате скопления остатков растений или животных. Примеры включают: мел, уголь, диатомит, некоторые доломиты и некоторые известняки.

На этой странице представлены фотографии и краткие описания некоторых распространенных типов осадочных пород.

Диатомит — это осадочная порода, имеющая множество применений. Он состоит из кремнистых остатков скелета диатомовых водорослей, которые представляют собой крошечные одноклеточные водоросли. Диатомит измельчают в порошок, известный как «диатомитовая земля». Он легкий, пористый, относительно инертный, имеет небольшой размер частиц и большую площадь поверхности. Эти свойства делают диатомовую землю полезной в качестве фильтрующего материала, легкого заполнителя, легкого наполнителя, эффективного абсорбента и многого другого.

Ракушечник — это тип известняка, состоящий из раковин карбоната кальция, фрагментов раковин и других ископаемых остатков размером с песок.Образуется на мелководье прибрежных районов с тропическим или субтропическим климатом. Частицы слабо связаны друг с другом, поэтому ракушечник — очень пористый материал, который может функционировать как водоносный горизонт или резервуар для нефти и природного газа. Фотография из общественного достояния, сделанная Марком А. Уилсоном с факультета геологии колледжа Вустера.

видов скал | Науки о Земле

Задачи урока

  • Дайте определение камню и опишите, из чего они состоят.
  • Уметь классифицировать и описывать камни.
  • Объясните, как образовался каждый из трех основных типов горных пород.
  • Опишите рок-цикл.

Словарь

  • кристаллизация
  • эрозия
  • вулканическая порода
  • метаморфическая порода
  • метаморфизм
  • обнажение
  • осадок
  • рок цикл
  • осадок
  • осадочная порода
  • седиментация
  • выветривание

Введение

Есть три типа горных пород: магматические, осадочные и метаморфические. Каждый из этих типов является частью рок-цикла. При изменении условий один тип горных пород может стать другим. Или это может быть другой камень того же типа.

Что такое камни?

Камень — это неживой земной материал естественной формы. Камни состоят из скоплений минеральных зерен, которые удерживаются вместе в твердую твердую массу ( Рис. ниже).

Разные цвета и текстуры, видимые в этой породе, вызваны присутствием различных минералов.

Чем порода отличается от минерала? Скалы состоят из минералов. Зерна минералов в камне могут быть настолько крошечными, что вы можете увидеть их только в микроскоп, или они могут быть размером с ноготь или даже палец ( Рис. ниже).

Пегматит из Южной Дакоты с кристаллами лепидолита, турмалина и кварца (шкала 1 см вверху слева).

Камни идентифицируются в первую очередь по содержащимся в них минералам и по текстуре.Каждый тип горных пород имеет особый набор минералов. Камень может состоять из зерен всех минералов одного типа, например кварцита. Гораздо чаще камни состоят из смеси различных минералов. Текстура — это описание размера, формы и расположения минеральных зерен. Находятся ли два образца на рисунке ниже одного и того же типа породы? У них одинаковые минералы? Такая же текстура?

Образцы горных пород.

Образец Минералы Текстура Пласт Тип породы
Образец 1 плагиоклаз, кварц, роговая обманка, пироксен Кристаллы, видимые невооруженным глазом Магма медленно остывает Диорит
Образец 2 плагиоклаз, роговая обманка, пироксен Кристаллы крошечные или микроскопические Магма изверглась и быстро остыла Андезит

Как видно из приведенной выше таблицы , эти две породы имеют одинаковый химический состав и содержат в основном одни и те же минералы, но не имеют одинаковой текстуры. Образец 1 имеет видимые зерна минералов, но Образец 2 имеет очень маленькие или невидимые зерна. Две разные текстуры указывают на разные истории. Образец 1 представляет собой диорит, породу, медленно остывающую из-за подземной магмы (расплавленной породы). Образец 2 представляет собой андезит, породу, которая быстро остыла от очень похожей магмы, извергнувшейся на поверхность Земли.

Три основные категории горных пород

Скалы делятся на три основные группы в зависимости от того, как они образуются. Камни можно изучать на ручных образцах, которые можно перемещать с их первоначального местоположения.Камни могут быть также изучены в обнажении , обнаженных скальных образованиях, прикрепленных к земле, в том месте, где они были обнаружены.

Магматические камни

Магматические породы образуются из остывающей магмы. Магма, извергающаяся на поверхность Земли, — это лава, как показано на рис. ниже. Химический состав магмы и скорость ее охлаждения определяют, какая порода образуется при охлаждении и кристаллизации минералов.

Эта текущая лава представляет собой расплавленную породу, которая превращается в вулканическую породу.

Осадочные породы

Осадочные породы образуются путем уплотнения и цементирования вместе отложений , осколков камнеподобного гравия, песка, ила или глины ( Рис. ниже). Эти отложения могут образоваться в результате выветривания и эрозии ранее существовавших пород. Осадочные породы также включают химические осадки , твердые вещества, оставшиеся после испарения жидкости.

Эта осадочная порода состоит из песка, который цементируется вместе, образуя песчаник.

Метаморфические породы

Метаморфические породы образуются, когда минералы в существующей породе изменяются под воздействием тепла или давления внутри Земли. См. Рисунок ниже для примера метаморфической породы.

Кварцит — это метаморфическая порода, образовавшаяся в результате воздействия на кварцевый песчаник тепла и давления внутри Земли.

Рок-цикл

Скалы изменяются в результате естественных процессов, которые происходят постоянно.Большинство изменений происходит очень медленно; многие из них происходят под поверхностью Земли, поэтому мы можем даже не заметить изменений. Хотя мы можем не видеть изменений, физические и химические свойства горных пород постоянно меняются в естественном, бесконечном цикле, называемом циклом горных пород .

Концепция цикла горных пород была впервые разработана Джеймсом Хаттоном, ученым восемнадцатого века, которого часто называют «отцом геологии» (показано на рис. ниже). Хаттон признал, что геологические процессы «не имеют [признаков] начала и перспективы конца.«Процессы, участвующие в круговороте горных пород, часто происходят в течение миллионов лет. Таким образом, в масштабе человеческой жизни камни кажутся «твердыми как скала» и неизменными, но в долгосрочной перспективе изменения происходят всегда.

Джеймс Хаттон считается отцом геологии.

В цикле горных пород, показанном ниже на рис. , рис. , показаны три основных типа горных пород — магматические, осадочные и метаморфические. Стрелки, соединяющие три типа горных пород, показывают процессы, которые изменяют один тип породы на другой.У цикла нет ни начала, ни конца. Скалы глубоко под землей сейчас становятся другими типами скал. Камни на поверхности лежат на месте, прежде чем они в следующий раз подвергаются процессу, который их изменит.

Рок-цикл.

Процессы горного цикла

Несколько процессов могут превратить один тип породы в камень другого типа. Ключевые процессы круговорота горных пород — это кристаллизация, эрозия и седиментация, а также метаморфизм.

Кристаллизация

Магма остывает либо под землей, либо на поверхности и превращается в вулканическую породу.По мере охлаждения магмы при разных температурах образуются разные кристаллы, подвергаясь кристаллизации . Например, минеральный оливин кристаллизуется из магмы при гораздо более высоких температурах, чем кварц. Скорость охлаждения определяет, сколько времени потребуется для образования кристаллов. Медленное охлаждение дает более крупные кристаллы.

Эрозия и отложения

Выветривание измельчает камни на поверхности Земли на более мелкие части. Мелкие фрагменты называются осадками.Проточная вода, лед и гравитация переносят эти отложения из одного места в другое за счет эрозии . Во время осаждения осадки откладываются или откладываются. Чтобы образовалась осадочная порода, накопленный осадок должен уплотняться и цементироваться вместе.

Метаморфизм

Когда порода подвергается сильному нагреву и давлению внутри Земли, но не тает, она превращается в метаморфическую форму. Метаморфизм может изменить минеральный состав и текстуру породы.По этой причине метаморфическая порода может иметь новый минеральный состав и / или текстуру.

Краткое содержание урока

  • Камни — это совокупности минералов различных размеров и типов.
  • Три основных типа пород — магматические, осадочные и метаморфические.
  • Кристаллизация, эрозия, седиментация и метаморфизм превращают один тип породы в другой или превращают отложения в горные породы.
  • Цикл горных пород описывает превращения одного типа горной породы в другой.

Контрольные вопросы

  1. Опишите разницу между камнем и минералом.
  2. Почему минералы в скале могут быть подсказкой о том, как она образовалась?
  3. Какие три основных типа камней и как они образуются?
  4. Опишите, как вулканическая порода превращается в метаморфическую породу.
  5. Опишите, как вулканическая порода превращается в осадочную породу.
  6. Объясните, как образуются отложения.
  7. В каком типе горных пород, по вашему мнению, чаще всего встречаются окаменелости, являющиеся останками прошлых живых организмов?

Дополнительная литература / Дополнительные ссылки

  • Здесь представлена ​​интерактивная иллюстрированная диаграмма циклов горных пород.

Пункты для рассмотрения

  • Если бы внутренние части Земли перестали быть горячими, но все другие процессы на Земле продолжались бы без изменений, что бы случилось с различными типами горных пород в цикле горных пород?
  • Каменные орудия труда были важны для первых людей. Камни по-прежнему важны для людей сегодня?

классификация горных пород

классификация горных пород Классификация общих горных пород:
Магматические, осадочные и метаморфические
Камень — это естественно встречающийся агрегат минералов и некоторых неминеральных материалов, таких как окаменелости и стекло. Так же, как минералы являются строительными блоками горных пород, так и камни, в свою очередь, являются строительными блоками. то естественные строительные блоки Земли ЛИТОСФЕРА (кора и мантия до глубины около 100 км), АСТЕНОСФЕРА (хотя эта слой, в диапазоне глубин примерно от 100 до 250 км, частично расплавлен), МЕЗОСФЕРА (мантия в диапазоне глубин примерно от 250 до 2900 км), и даже часть CORE (в то время как внешнее ядро ​​расплавлено, внутреннее ядро твердый). Большинство горных пород, которые сейчас обнажаются на поверхности Земли, образовались внутри или на континентальный или океаническая кора.Многие такие породы образовались под поверхностью и теперь обнаженные на поверхности, были доставлены на поверхность из больших глубины в коре и в редких случаях из подстилающей мантии. Там Есть два основных способа, которыми камни выходят на поверхность:
  1. Образование на поверхности (например, кристаллизация лава осаждение кальцита или доломита из морской воды)
  2. Формирование под поверхностью с последующим тектоническим поднять и удаление вышележащего материала эрозией
Есть три основных класса горных пород: IGNEOUS , ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ , и METAMORPHIC со следующими атрибутами:

ИГНЕЗНЫЕ ПОРОДЫ образуются кристаллизацией из расплавленный или частично материал, называемый MAGMA .Магма поступает в основном из два места, где он образуется: (1) в астеносфере и (2) в основание коры над погружающейся литосферой на сходящейся плите граница. Существует два подкласса магматических пород: , VOLCANIC, (иногда называется ЭКСТРУЗИВНЫЙ ), и PLUTONIC (иногда называемый ИНТРУЗИВ ).


ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ образуются на Земле поверхность. Они остывают и кристаллизуются из магмы, которая вылилась на поверхность у вулкана.На поверхности магма более известна как LAVA .

ПЛЮТОНОВЫЕ ПОРОДЫ образуются из охлаждающейся магмы. и кристаллизуется под поверхностью Земли. В каком-то смысле это часть то магма, которая никогда не поднимается на поверхность. Для плутонической скалы к обнажиться на поверхности, она должна быть поднята тектонически и вышележащий материал необходимо удалить эрозией.

ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ формируются из материала, имеющего накопленный на поверхности Земли.Общий термин для процесса накопление это ДЕПОЗИЦИЯ . Материал состоит из изделий из выветривание и эрозия, и другие материалы, имеющиеся на поверхности Земли, например, органический материал. Процесс, с помощью которого это в противном случае неконсолидированный материал затвердевает в горную породу, упоминается по-разному ЛИТИФИКАЦИЯ (буквально превратился в камень), DIAGENESIS или CEMENTATION . Как и вулканические породы, некоторые осадочные породы «литифицированы» прямо на то поверхность, например, за счет прямых осадков из морской воды. Другой осадочные породы, как и плутонические магматические породы, «литифицированы» ниже то поверхности, когда они погребены под тяжестью вышележащих осадок. И, как и плутонические породы, литифицированные осадочные породы ниже поверхность обнажается только в результате тектонического подъема и эрозия вышележащего материала.

МЕТАМОРФНЫЕ ПОРОДЫ образуются, когда осадочные или магматический порода подвергается воздействию высокого давления, высокой температуры или того и другого, глубоко ниже поверхность Земли.Процесс, МЕТАМОРФИЗМ , производит коренные изменения минералогии и текстуры породы. В Первоначальная порода, до метаморфизма, упоминается как ПРОТОЛИТ . T Протолит может быть магматической или осадочной породой, как только что указано. Протолит также мог быть ранее преобразованный камень. Однако в конечном итоге, если вы вернетесь достаточно далеко в история метаморфической породы вы обнаружите, что первый протолит был либо осадочная или магматическая порода.Потому что все метаморфические породы образуют под поверхностью, чтобы они стали обнаженными на поверхности, они должны подвергнуться тектоническому поднятию и удалению вышележащего материала путем эрозия.

В этом упражнении вы изучите некоторые общие магматический осадочные и метаморфические породы и научитесь их классифицировать.

КЛАССИФИКАЦИЯ
Классификация горных пород основана на двух критериях: ТЕКСТУРА и СОСТАВ . Текстура имеет отношение к размерам и формы минеральных зерен и других компонентов в горной породе, и как эти размеры и формы связаны друг с другом. Такими факторами являются контролируемый процессом, который сформировал скалу. Потому что магматический, осадочный, и метаморфические процессы различны, так же как и результирующие текстуры находятся отчетливый. Таким образом, существуют отчетливые текстуры вулканического происхождения, отчетливые осадочный текстура и отчетливые метаморфические текстуры. Для целей это классификация упражнений и распорядка, виды минералов и их пропорции, или МИНЕРАЛОГИЯ, считаются естественным выражением сочинение. К счастью для вас, так же, как у трех классов камней есть отчетливый текстуры, так же они имеют отличную минералогию.Подробная информация о TEXTURE и СОСТАВ обсуждаются в отдельных разделах, посвященных магматическим, осадочные и метаморфические породы.

Обратите внимание на размер зерен. В термины APHANITIC и PHANERITIC означают мелкозернистый и крупнозернистый соответственно. Как правило, афанитный означает, что зерна слишком маленькие, чтобы увидеть или идентифицировать, в то время как фанерит означает, что зерна большой достаточно, чтобы увидеть и идентифицировать, но термины используются по-разному в каждом классы горных пород. В вулканических породах разделение между афанитический а фанерит принимается с размером зерна 1/16 мм. Если размер зерна больше 1/16 мм, текстура называется фанеритический. Если размер зерна меньше 1/16 мм, говорят, что текстура афанитический. В осадочных породах формальное разделение на афанитовые и фанеритический принимается равным 1/256 мм. Для метаморфических пород различие между афанитический и фанеритический менее поддается количественной оценке, но общие значения одинаковые.


Лабораторное упражнение: КЛАССИФИКАЦИЯ ПОРОД Инструктор лаборатории предоставит вам комплект огнестрельного оружия. горные породы, набор осадочных пород и набор метаморфических пород. Выбирать камень и выберите соответствующий путь ниже, чтобы классифицировать камень. В каждом из разделов вы найдете краткие описания ТЕКСТУР и МИНЕРАЛЬНЫЕ СОСТАВЫ , а также классификационную таблицу, основанную на эти характеристики.

[IGNEOUS] — [SEDIMENTARY] — [METAMORPHIC]


Дизайн R. N. Эбботт младший, Департамент геологии, Аппалачи Государственный университет, Бун, Северная Каролина 28608, в редакции Abbott, R.N., Jr., Каллахан, Дж. Э., Коуэн, Э. А., МакКинни, Ф.К., МакКинни, М., Раймонд, Лос-Анджелес, and Webb, F, 2000, Лабораторные проблемы физической геологии , 11-е издание, Департамент геологии, Государственный университет Аппалачей, Бун, Северная Каролина.

10 (г) Характеристика метаморфических пород

Введение

Метаморфизм включает изменение существующих горных пород либо чрезмерным тепло и давление, или за счет химического воздействия жидкостей.Это изменение может вызвать химические изменения или структурная модификация минералов, вверх по скале. Структурная модификация может включать: простая реорганизация минералов в слои или скопление полезных ископаемых в определенных областях внутри скалы.

Большая часть Земли континентальных кора сложена метаморфическими и магматическими породами .Вместе эти два типа горных пород образуют основу материал, лежащий в основе основной континентальной массы. Поверх этого ядра часто бывают толстые слои. из осадочных скалы . В некоторых регионах эта базовая порода подвергается воздействию атмосферы и известен как экраны . На канадском Щит мы можем найти одни из самых старых камни, найденные на планете (3.96 миллиардов лет Старый). Эти очень старые породы в основном метаморфические. Метаморфические породы также являются найденным типом горных пород. в центре различных горных хребтов мира.

Тепло и метаморфизм

Тепло — важный фактор метаморфизма модификация рока.Камни начинают химически изменяться при температуре выше 200 ° Цельсия. На этих температуры, кристаллическая структура минералов в скала разбита и преобразована с использованием различных комбинации имеющихся элементов и соединений . В результате создаются новые минералы. Метаморфический процесс останавливается, когда температура становится достаточно высокой (От 600 до 1200 ° Цельсия), чтобы вызвать полное плавление скалы. Если камни нагреваются до такой степени, что они становятся магмой , магма при охлаждении создает новые магматические породы. Таким образом, метаморфизм относится только к изменению породы, которая имеет место до полного плавления происходит.

Тепло может быть применено к камню насквозь два процесса: тектонический субдукция и интрузия магмы .Некоторые породы, образующиеся на поверхности, впоследствии транспортируется глубоко в корку и верх мантия при тектоническая субдукция зоны . Температуры под поверхностью Земли увеличиваются с глубиной примерно на 25 ° по Цельсию за километр. Ученые подсчитали, что температура в основании корки составляет от 800 до 1200 ° по Цельсию. Это тепло образуется при распаде радиоактивных материалы, в основном в коре, и выделяемое тепло из ядра Земли .

Магма иногда может мигрировать кора, образующая магматических Вторжение .Это особенно верно во время континентальные границы, как и западная сторона Северная Америка, где происходит субдукция. Метаморфизм происходит в окружающих горных породах. тело магмы из-за рассеивания тепла. Потому что характера процесса диссипации уровень метаморфических изменений в затронутой породе уменьшается по мере удаления от магматического вторжения.

Давление и метаморфизм

Погребенные породы подвержены давление из-за веса вышележащих материалов. На камни также может оказываться давление из-за сил участвует во множестве тектонических процессов. В наиболее очевидным эффектом давления на породы является переориентация из минеральных кристаллов.Под экстремальным давлением породы становятся пластичными создание структур потока в их кристаллической структуре. Давление почти никогда не действует изолированно как температура. становятся выше с увеличением глубины ниже земной поверхность.

Химическое действие жидкостей

Вода и углекислый газ часто бывают в небольших количествах по периметру между минеральными кристаллы или в поровых пространствах горных пород. При смешивании полученный флюид усиливает метаморфизм за счет растворения ионы и вызывая химические реакции. Обычно, конечным продуктом этого процесса является создание новые минералы путем замены, удаления или добавления химических ионов. Иногда жидкости также могут проникать в породу из соседней магмы.

Типы метаморфизма

Геологи предполагают, что метаморфизм может происходить посредством следующих трех процессов.

.

Ваш комментарий будет первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.