Практическая работа № 1
Тема: Изучение главнейших породообразующих минералов и горных пород по образцам.
Цель: закрепление знаний студентов об основных теоретических положениях науки минералогии, а так же получение навыков по самостоятельному определению макроскопических свойств минералов.
Оборудование: раздаточные коллекции, таблицы химических элементов и формул минералов.
Ход работы
Для определения минералов существует множество методов, требующих специальных знаний, приборов, лабораторий (кристаллографический, рентгеноструктурный, химический, оптический и т.д.). Но известен и более простой – макроскопический метод определения минералов путём наблюдения легко различимых (внешних) признаков. Определение минерала будет более качественным и достоверным, если определено наибольшее число внешних признаков, и наблюдения выполнены с максимальной точностью. Безошибочное узнавание породообразующих минералов основывается на знании их внешних свойств, в том числе:
- физического состояния (кристаллическое, аморфное, землистое, жидкое, газообразное);
- кристаллической формы (сингонии: кубическая, гексагональная, тетрагональная, тригональная, ромбическая, моноклинная);
- цвета минералов;
- прозрачности (прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный);
- блеска (матовый, перламутровый, стеклянный, металлический);
- твердости;
- особых свойств.
Используя образцы из выданной коллекции минералов с помощью таблицы определить название и характеристику минералов и разделить их на соответствующие группы:
| Название | Внешний вид, цвет, блеск | Строение | Основные свойства: плотность, прочность, спайность, твердость | Нахождение в природе и применение в строительстве |
| Магматические породы | ||||
| Осадочные породы | ||||
| Метаморфические породы | ||||
Характеристика главнейших породообразующих минералов
| Название материалов | Плотность | Цвет | Блеск | Строение, структура | Условное нахождение в природе и применение в строительстве |
| Изверженные горные породы | |||||
| Кварц обыкновенный | 2,65 | Белый и окрашенный | Стеклянный | Кристаллическое | В гранитах, гнейсах, сиенитах, песчаниках |
| Ортоклаз | 2,56 | Бледно-розовый, бесцветный | Стеклянный | Кристаллическое, таблитчатое | В кислых изверженных породах |
| Микроклин | 2,55 | Красный, желтый | Стеклянный | Кристаллическое, веретенообразное | В кислых изверженных породах |
| Плагиоклаз | 2,61 | Белый, серый | Стеклянный | Кристаллическое | В метаморфических породах |
| Мусковит | 2,8-3,2 | Белый, серый, желтый | Перламутровый, стеклянный | Кристаллическое, в виде пластинок | В гранитах, гнейсах, глинах, песках |
| Биотит | 2,8-3,2 | Черный, бурый | Стеклянный | Пластинки и таблитчатые кристаллы | Распространенный минерал в изверженных породах |
| Оливин | 3,5 | Черный и светло-зеленый | Стеклянный | Призматические кристаллы | В габбровых и др. изверженных породах |
| Авгит | 3,4 | Зеленый, черный | Стеклянный | Короткопризматические кристаллы | В изверженных и метаморфических породах |
| Роговая обманка | 3,1 | Черный | Стеклянный | Удлиненные кристаллы | В составе изверженных пород |
| Хризотил (змеевик) | 2,5 | Светло-зеленый, желтый | Матовый | Волокнистая, кристаллическая | Продукт изменения богатых магнием минералов |
| Корунд | 4,1 | Бесцветный, красный, синий | Металлический | Столбчатые кристаллы | В известняках, сланцах |
| Гранит крупнозернистый | 2,5-2,8 | Серый, голубой, розовый | - | Крупнокристаллическое | Облицовочные плиты, лестничные ступени, щебень |
| Гранит мелкозернистый | 2,5-2,8 | Серый, голубой, розовый | - | Мелкокристаллическое | Облицовочные плиты, лестничные ступени, щебень |
| Кварцевый порфир | 2,5 | Красный, черный, зеленый | - | Мелкокристаллическое | Штучные материалы для облицовки |
| Обсидиан | 2,3 | Черный и пестрый | - | Аморфное и плотное | Сырье для вспученных материалов |
| Пемза | 0,45-0,6 | Серый и светло-желтый | - | Аморфное, крупнопористое | Легкий заполнитель в бетонах |
| Сиенит | 2,7 | Красно-зеленый | - | Кристаллическое | Применяется как облицовочный материал |
| Габбро | 2,9 | Черный, серый, зеленый | - | Кристаллическое | Применяется как облицовочный материал |
| Лабрадорит | 2,65-2,9 | Черный, серый, зеленый | - | Кристаллическое | Для облицовки монументальных сооружений |
| Осадочные горные породы | |||||
| Кальцит | 2,71 | Зеленый, белый, желтый | Матовый | Кристаллическое | В осадочных горных породах |
| Доломит | 2,9 | Белый, серый, черный | Матовый | Кристаллическое, в форме ромбоэдра | Слагает осадочные доломитовые породы |
| Гипс | 2,3 | Белый, серый, желтый | Стеклянный | Кристаллы таблитчатой формы | Отлагается при испарении соленых озер |
| Ангидрит | 2,8-3,0 | Белый, серый | Стеклянный и перламутровый | Кристаллы призматической формы | В осадочных горных породах |
| Каолинит | 2,58 | Белый | Землистый | Чешуйчатая | Главная минеральная составляющая глин |
| Песчаники | 2,4-2,6 | Светлые, желтоватые | - | Плотная сцементированная | В качестве бутового камня, щебня для бетонов |
| Вулканический туф | 1,1-1,3 | Сиреневый, желтый | - | Пористая сцементированная | В качестве стенового материала |
| Известняки плотные | 1,8-2,5 | Черный, серый, белый | - | Плотная сцементированная | В качестве бута, щебня |
| Доломиты | 2,87 | Белый, бурый, серый | - | Плотная кристаллическая | В качестве сырья для огнеупоров, стекла |
| Ракушечники | 1,0-1,7 | Белый, желтый, серый | - | Средне-, крупнозернистая | В качестве стеновых блоков и камней, щебня |
| Мел | 1,0-1,7 | Белый и желтый | - | Мелкокристаллическая | В качестве сырья для получения воздушной извести, цемента |
| Метаморфические горные породы | |||||
| Мраморы | 2,7-2,9 | Белый, серый, розовый | - | Мелко-, средне-, крупнозернистая | В качестве внутренней облицовки, лестничных ступеней, плиток |
| Кварциты | 2,8-3,0 | Белый, серый, желтый | - | Плотная сцементированная | В производстве динаса, облицовочного материала |
| Сланцы | 2,0-2,4 | Серый, сине-черный | - | Сланцевая, кристаллическая | В качестве половых и кровельных плиток |
| Асбест | 1,0 | Светло-зеленый, серый | - | Волокнистая, кристаллическая | В асбестоцементных изделиях, кровельных листах, трубах |
Контрольные вопросы
1. Что называется горной породой?
2. На какие виды делятся горные породы по происхождению?
3. Что такое магматические горные породы?
4. Какие породы относятся к магматическим?
5. Что такое метаморфические горные породы?
6. Какие породы относятся к метаморфическим?
7. Что такое осадочные горные породы?
8. Какие породы относятся к осадочным?
Практическая работа № 2
Тема: Построение геологической колонки буровой скважины.
Цель: используя описание буровых скважин, представленных в таблице 1, постройте геологическую колонку буровой скважины.
Ход работы
Построение геологической колонки буровой скважины позволяет выявить геологическое строение местности на глубине.
Таблица 1 – Описание буровых скважин
| № скважины (вариант) | Абсолютная отметка устья скважины, м | № слоя | Наименование горных пород | Глубина залегания подошвы слоя, м | Глубина залегания установившегося уровня подземных вод, м |
| 102.3 | Супесь Ил Песок мелкий Песок ср. круп. Известняк | 2,0 5,9 10,1 11,7 25,0 | 0.3 | ||
| 106,4 | Супесь Песок мелкий Песок ср. круп. Известняк Аргиллит Гранит | 6,0 14,0 19,0 34,0 58,7 65,0 | 5,0 | ||
| 141,3 | Супесь Глина Известняк Аргиллит Гранит | 2,2 8,8 69,8 89,3 92,0 | 0,6 | ||
| 144,1 | Супесь Глина Известняк Аргиллит Гранит | 3,1 11,3 72,8 97,9 99,6 | 20,0 | ||
| 144,6 | Супесь Глина Известняк Аргиллит Гранит | 3,5 12,1 73,2 94,9 97,4 | 20,0 |
| № скважины (вариант) | Абсолютная отметка устья скважины, м | № слоя | Наименование горных пород | Глубина залегания подошвы слоя, м | Глубина залегания установившегося уровня подземных вод, м |
| 116,7 | Суглинок Супесь Песок ср. круп. Известняк Аргиллит Гранит | 4,7 13,9 20,8 45,4 65,2 67,0 | 16,2 | ||
| 101,1 | Песок мелкий Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 3,8 5,3 6,4 29,6 65,2 70,0 | 1,5 | ||
| 94,6 | Песок мелкий Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит Гранит | 5,1 14,6 25,0 44,6 48,0 | 5,2 | ||
| 98,2 | Песок мелкий Песок крупный Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 8,7 10,7 17,1 22,3 27,0 38,8 46,0 | 2,2 | ||
| 96,9 | Песок мелкий Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит | 12,0 20,1 33,6 35,0 | 2,9 | ||
| 105,0 | Супесь Песок мелкий Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 5,8 14,3 24,6 32,5 33,9 52,2 61,0 | 4,6 |
| № скважины (вариант) | Абсолютная отметка устья скважины, м | № слоя | Наименование горных пород | Глубина залегания подошвы слоя, м | Глубина залегания установившегося уровня подземных вод, м |
| 106,0 | Супесь Песок мелкий Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 7,2 14,7 26,0 32,6 34,8 61,6 66,0 | 5,5 | ||
| 107,9 | Гравий с суглинками Суглинок Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит Гранит | 2,3 9,6 28,3 42,0 56,0 59,0 | 5,5 | ||
| 106,6 | Гравий с суглинками Песок мелкий Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит Гранит | 2,3 12,8 25,9 41,5 45,4 52,0 | 5,7 | ||
| 116,5 | Суглинок Супесь Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит Гранит | 5,1 11,9 35,2 48,3 53,7 58,0 | 15,2 | ||
| 115,6 | Суглинок Супесь Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит | 6,3 13,5 35,7 48,0 50,2 | 14,5 | ||
| 112,8 | Суглинок Песок ср. круп. Песок крупный Аргиллит Гранит | 10,4 32,0 47,9 64,6 70,0 | 11,4 |
| № скважины (вариант) | Абсолютная отметка устья скважины, м | № слоя | Наименование горных пород | Глубина залегания подошвы слоя, м | Глубина залегания установившегося уровня подземных вод, м |
| 116,2 | Суглинок Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит | 10,5 26,3 42,4 44,7 51,8 | 12,2 | ||
| 117,1 | Суглинок Супесь Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 5,4 12,6 34,7 38,3 46,1 55,3 60,0 | 14,6 | ||
| 116,0 | Суглинок Супесь Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 8,1 14,9 32,8 38,1 44,6 62,2 70,0 | 13,8 | ||
| 114,5 | Суглинок Супесь Песок ср. круп. Песок крупный Известняк Аргиллит Гранит | 4,4 13,2 32,2 38,1 45,5 67,3 76,0 | 30,2 | ||
| 118,6 | Суглинок с гравием Суглинок Известняк Аргиллит Гранит | 1,6 6,2 47,1 93,4 95,0 | 12,2 | ||
| 118,4 | Песок пылеватый Суглинок Супесь Песок ср. круп. Известняк Аргиллит Гранит | 1,2 8,3 14,6 18,9 47,1 57,4 62,0 | 11,3 |
| № скважины (вариант) | Абсолютная отметка устья скважины, м | № слоя | Наименование горных пород | Глубина залегания подошвы слоя, м | Глубина залегания установившегося уровня подземных вод, м |
| 144,3 | Супесь Глина Известняк Аргиллит Гранит | 2,6 11,9 73,0 94,5 99,0 | 0,6 | ||
| 129,2 | Супесь с гравием Известняк Аргиллит Гранит | 2,5 58,5 72,4 75,0 | 30,0 | ||
| 131,0 | Суглинок Известняк Аргиллит Гранит | 3,4 59,5 78,6 80,0 | 24,7 | ||
| 107,5 | Песок пылеватый Супесь Песок мелкий Песок ср. круп. Известняк Аргиллит Гранит | 2,6 8,4 18,9 22,2 36,0 53,6 59,4 | 5,7 |
Пример геологической колонки скважины изображен на рисунке 2. Масштаб колонки принимается 1:500. В графе 1 в заданном масштабе проставляется шкала глубин, началом считается устье скважины (точка пересечения ствола скважины с поверхностью земли). Затем по данным графы 5 таблицы 1 на шкале глубин откладывается глубина залегания подошвы каждого слоя и через полученные точки проводятся горизонтальные линии. Мощность первого слоя (графа 3) равна глубине залегания его подошвы. Мощность остальных слоев вычисляется как разность глубин залегания подошв последующего и предыдущего слоев. Абсолютные отметки подошв слоев определяются как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя. В середине графы 5 двумя тонкими линиями обозначается ствол скважины и с обеих сторон от ствола условными обозначениями показывается литологический состав каждого слоя. Эти обозначения берутся с рисунка 1. Стволы скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняются. В графе 6 приводятся абсолютные отметки установившегося уровня грунтовых вод. Из описания видно, что скважиной вскрыты (сверху вниз) 6 слоев горных пород: суглинки, супесь, известняк, песок средней крупности, аргиллит, гранит
Рисунок 1. Условные обозначения грунтов
Рисунок 2. Геологическая колонка буровой скважины
Практическая работа № 3
Тема: Охрана и рациональное использование окружающей среды.
Цель: используя описание буровых скважин, представленных в таблице 2, построить геологические колонки скважин и проанализировать причину провала.
Ход работы
В процессе строительства подземного сооружения на соседней территории был понижен УГВ (уровень грунтовых вод). Это привело к образованию провала на горизонтальной площадке, подлежащей застройке и имеющей абсолютную отметку 115,4 м. С целью выяснения причин провала были пробурены три скважины на расстоянии 25 м друг от друга. По данным таблицы 2 необходимо построить геологический разрез, объяснить причину провала, определить возможность устранения этой причины и возможность застройки участка.
Таблица 2 – Описание буровых скважин для построения геологического разреза
| № скважины | Наименование породы и глубина залегания УГВ, м | Мощность слоя, м | |||||||||||||||||||||||||
| Варианты | |||||||||||||||||||||||||||
| Песок мелкий | 3,0 | 5,0 | 1,5 | 2,5 | 4,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 3,5 | 3,0 | 7,0 | 2,0 | 2,5 | 6,0 | 1,5 | 3,5 | 9,0 | 4,0 | 4,0 | 6,0 | 4,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 3,5 | 3,5 | |
| Глина | 2,0 | 3,5 | 2,5 | 1,5 | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 4,0 | 3,0 | 2,0 | 8,0 | 1,0 | 2,3 | 7,5 | 1,5 | 3,0 | 7,0 | 2,0 | 2,5 | 4,0 | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 4,0 | 3,0 | 3,0 | |
| Известняк | 15,0 | 10,0 | 8,0 | 12,0 | 8,0 | 6,0 | 10,0 | 6,0 | 5,0 | 12,0 | 3,0 | 7,0 | 11,0 | 4,0 | 6,0 | 13,0 | 4,0 | 6,0 | 10,0 | 6,0 | 8,0 | 6,0 | 10,0 | 6,0 | 5,0 | 13,0 | |
| Статический уровень | 2,0 | 2,5 | 0,7 | 1,5 | 2,5 | 0,8 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 1,7 | 2,7 | 0,9 | 2,0 | 3,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 0,5 | 2,5 | 3,0 | 2,5 | 0,8 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 1,0 | |
| Динамический уровень | 10,0 | 15,0 | 8,0 | 7,0 | 11,0 | 7,0 | 9,0 | 12,0 | 10,0 | 10,5 | 15,0 | 8,0 | 6,0 | 16,0 | 7,0 | 10,0 | 18,0 | 9,0 | 9,0 | 12,0 | 11,0 | 7,0 | 9,0 | 12,0 | 10,0 | 10,0 | |
| Песок мелкий | 6,0 | 11,0 | 3,0 | 5,0 | 10,0 | 4,0 | 4,0 | 8,0 | 3,0 | 6,0 | 11,0 | 3,0 | 5,0 | 10,0 | 4,0 | 4,0 | 8,0 | 3,0 | 4,0 | 8,0 | 10,0 | 4,0 | 4,0 | 8,0 | 3,0 | 4,0 | |
| Известняк | 12,0 | 5,0 | 9,0 | 11,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 4,0 | 7,0 | 12,0 | 5,0 | 9,0 | 11,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 4,0 | 7,0 | 10,0 | 4,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 4,0 | 7,0 | 10,0 | |
| Статический уровень | 1,8 | 2,6 | 0,3 | 2,2 | 3,0 | 1,1 | 2,5 | 3,3 | 1,2 | 1,8 | 2,6 | 0,3 | 2,2 | 3,0 | 1,1 | 2,5 | 3,3 | 1,2 | 2,5 | 3,3 | 3,0 | 1,1 | 2,5 | 3,3 | 1,2 | 2,5 | |
| Динамический уровень | 9,5 | 14,6 | 7,8 | 8,5 | 12,0 | 8,0 | 9,0 | 10,0 | 7,0 | 9,5 | 14,6 | 7,8 | 8,5 | 12,0 | 8,0 | 9,0 | 10,0 | 7,0 | 9,0 | 10,0 | 12,0 | 8,0 | 9,0 | 10,0 | 7,0 | 9,0 | |
| Песок мелкий | 3,0 | 7,0 | 2,0 | 2,5 | 6,0 | 1,5 | 3,5 | 9,0 | 4,0 | 3,0 | 5,0 | 1,5 | 2,5 | 4,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 3,5 | 3,5 | 9,0 | 6,0 | 1,5 | 3,5 | 9,0 | 4,0 | 4,0 | |
| Глина | 2,0 | 8,0 | 1,0 | 2,3 | 7,5 | 1,5 | 3,0 | 7,0 | 2,0 | 2,0 | 3,5 | 2,5 | 1,5 | 3,0 | 2,0 | 2,5 | 4,0 | 3,0 | 3,0 | 7,0 | 7,5 | 1,5 | 3,0 | 7,0 | 2,0 | 2,5 | |
| Известняк | 12,0 | 3,0 | 7,0 | 11,0 | 4,0 | 6,0 | 13,0 | 4,0 | 6,0 | 15,0 | 10,0 | 8,0 | 12,0 | 8,0 | 6,0 | 10,0 | 6,0 | 5,0 | 13,0 | 4,0 | 4,0 | 6,0 | 13,0 | 4,0 | 6,0 | 10,0 | |
| Статический уровень | 1,7 | 2,7 | 0,9 | 2,0 | 3,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 0,5 | 2,0 | 2,5 | 0,7 | 1,5 | 2,5 | 0,8 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 0,5 | 2,5 | |
| Динамический уровень | 10,5 | 15,0 | 8,0 | 6,0 | 16,0 | 7,0 | 10,0 | 18,0 | 9,0 | 10,0 | 15,0 | 8,0 | 7,0 | 11,0 | 7,0 | 9,0 | 12,0 | 10,0 | 10,0 | 18,0 | 16,0 | 7,0 | 10,0 | 18,0 | 9,0 | 9,0 |