Глинистые породы
Глинистые породы состоят из частиц (глинистых минералов), являющихся продуктами химического разложения (выветривания) силикатов, и в меньшей мере из обломков размером менее 0,01 мм, которые образовались при механическом их разрушении. Типичные глинистые минералы — каолинит, монтмориллонит, иллит. Цвет глин разнообразный. Во влажном состоянии глина пластична и принимает любую придаваемую ей форму. Глина, состоящая из каолинита, носит название каолина.
Боксит — глинистая порода в виде землистых и реже плотных масс или оолитов, обогащенная гидрооксидами алюминия. Имеет красный, реже серый и другие цвета. Образуется в результате процессов химического выветривания. Является богатой рудой на алюминий.
Хемогенные (гидрохимические) и органогенные породы
При изучении пород органогенного и хемогенного происхождения важно определить минералогический состав. Это дает возможность установить название большинства из них. Для уточнения наименования пород органического происхождения важно определить, в каком виде представлены органические остатки. Породы, состоящие из хорошо сохранившихся окаменелых раковин, имеют биоморфную структуру породы, состоящие из обломков скелетов организмов — детритусовую.
Структура пород химического происхождения, как правило, зернистая.
Группы хемогенных и органогенных пород (табл. 4) по составу обычно делятся на подгруппы: карбонатные, кремнистые, железистые, галоидные, сернокислые и фосфатные.
Особо выделяются горючие породы, или каустобиолиты.
В табл.4 не вошла горная порода боксит, которая состоит из гидроксидов алюминия и образуется при выветривании алюмосиликатов.
– – –
2.3. Метаморфические горные породы Под метаморфизмом понимают глубокое изменение и преобразование горных пород, происходящее под воздействием различных эндогенных процессов (изменение температур, давлений, воздействие флюидов и газов). При этом происходят внутренние перегруппировки атомов и молекул минералов магматических и осадочных пород, направленные в сторону образования таких минералов, которые устойчивы в новых условиях. Процессы метаморфизма приводят к перекристаллизации и новообразованию минералов без существенных изменений валового химического состава всей горной породы в целом (изохимические процессы). Образованные таким образом породы называются метаморфическими. В условиях воздействия повышенного давления они обычно имеют сланцеватую текстуру (например, филлиты и тальковые сланцы), а в тех случаях, когда фактор давления незначителен, массивную текстуру (например, мрамор и кварцит). При высоких температурах и давлении метаморфические породы приобретают полосчатую или очковую текстуру.
Метаморфические породы, образовавшиеся из магматических пород, называются ортопородами, а образовавшиеся из осадочных пород — парапородами.
Степень метаморфизма горных пород может быть различна. Например, при последовательном увеличении температур и давлений глинистые породы преобразуются сначала в глинистые сланцы, далее в филлиты, затем слюдяные сланцы, кристаллические сланцы и, наконец, гнейсы.
Основные разновидности метаморфических горных пород приведены в табл. 5.
– – –
3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ
ГОРНЫХ ПОРОД
В инженерной геологии существует и применяется на практике и в научных работах большое количество разных классификаций пород.
По назначению все существующие классификации подразделяются на общие, частные, отраслевые и региональные.
В инженерной геологии — грунтоведении нужна прежде всего общая классификация горных пород и почв, которая рассматривала бы их как группы, т.е. как объекты инженерно-строительной деятельности человека.
Общая классификация предназначается для объединения всех основных почв и горных пород, встречающихся в природе и имеющих значение для инженерно-строительной практики. Она должна основываться на признаках, дающих наиболее полную инженерно - геологическую характеристику почвам и грунтам. Такими основными признаками являются геологические (возраст, генезис, условия и форма залегания), химико-минералогические (минералогический состав, степень и характер засоления, состав обменных катионов), петрографические (гранулометрический состав, структура, текстура, сцементированность), физическое состояние (степень влажности, выветренности, степень плотности, трещиноватость и др.), стойкость (способность сопротивляться факторам выветривания и растворения), механическая прочность (способность сопротивляться внешним механическим воздействиям, степень и характер деформируемости под нагрузками).
Ф.П.Саваренский выделил пять основных групп в общей классификации пород.
Группа А. Твердые компактные «скальные» породы, практически несжимаемые. Прочные. К этой группе относятся массивно-кристаллические магматические, метаморфические и прочно сцементированные осадочные породы.
Группа В. Относительно твердые и компактные породы, «полускальные». Слабо сжимаемые. Довольно прочные — выветрелые трещиноватые породы группы А, слабосцементированные или растворимые в воде осадочные породы.
Группа С. Мягкие породы, связные пластичные глинистые породы.
Практически водонепроницаемые. Прочность зависит от степени увлажнения.
Группа Н. Рыхлые несвязные породы, хорошо водопроницаемые — пески, галечники, гравий.
Группа Е. Мягкие рыхлые породы особого состава и состояния — «слабые». К этой группе относятся торф, насыпные грунты, илы и др.
Описанные группы пород в свою очередь делятся на классы и подклассы, которым даётся подробная инженерно-геологическая характеристика.
4. РОЛь ГОРНЫХ ПОРОД В РЕЛьЕФООбРАЗОВАНИИ
Земная кора сложена горными породами разного генезиса и разнообразного химического и минералогического состава. Эти различия находят отражение в свойствах пород и, как следствие этого, в их устойчивости по отношению к воздействию внешних сил. Различают породы более стойкие и менее стойкие, более податливые и менее податливые.
В первом случае обычно имеют в виду стойкость пород по отношению к процессам выветривания, во втором – к воздействию на них текучих вод, ветра и других экзогенных сил.
Различные генетические группы горных пород по-разному реагируют на воздействие внешних сил. Так, осадочные горные породы являются довольно стойкими по отношению к выветриванию, но многие из них весьма податливы к разрушительной работе текучих вод и ветра (лёсс, пески, суглинки, глины, мергели, галечники и т.д.), а магматические и метаморфические породы оказываются стойкими или довольно стойкими по отношению к размыву текучими водами, но сравнительно легко разрушаются под воздействием процессов выветривания. Объясняется это тем, что магматические и метаморфические породы образовались в глубине земли, в определенной термодинамической обстановке и при определённом соотношении химических элементов. Оказавшись на поверхности Земли, они попадают в новые условия, становятся неустойчивости в этих условиях и под воздействием различных процессов (окисления, гидратации, растворения, гидролиза и др.) начинают разрушаться. Интенсивность разрушения определяется как физико-химическими свойствами пород, так и конкретными физико-химическими (в первую очередь, климатическими) условиями, поскольку в разных климатических зонах характер процессов выветривания и сноса продуктов выветривания имеет свои специфические особенности.
Большое морфологическое значение имеет степень проницаемости горных пород для дождевых и талых вод. Легко проницаемые породы, поглощая воду, способствуют быстрому переводу поверхностного стока в подземный. В результате участки, сложенные легко проницаемыми породами, характеризуются слабым развитием эрозионных форм, а склоны этих форм вследствие незначительного смыва долгое время могут сохранять большую крутизну. На участках, сложенных слабопроницаемыми породами, создаются благоприятные условия для возникновения и развития эрозионных форм, для выполаживания их склонов. Залегание водоупорных пластов в основаниях крутых склонов долин рек, берегов озёр и морей способствует развитию оползневых процессов и специфического рельефа, свойственного районам развития оползней.
Проницаемость горных пород может быть обусловлена либо их строением (рыхлым — пески, галечники; пористым — известняки-ракушечники, различные туфы, пемза), либо их трещиноватостью (известняки, доломиты, магматические и метаморфические породы). Трещиноватость горных пород, способствуя заложению и развитию эрозионных форм, часто определяет рисунок гидрографической сети в плане.
Громадное морфологическое значение имеет такое свойство горных пород, как растворимость. К числу легко или относительно легко-растворимых пород относятся каменная соль, гипс, известняки, доломиты.
В местах широкого развития этих пород формируются особые морфологические комплексы, обусловленные так называемыми карстовыми процессами.
Находит отражение в рельефе и такое свойство горных пород, как просадочность. Этим свойством, выражающимся в уменьшении объёма породы при её намокании, обладают лёссы и лёссовидные суглинки. В результате просадки в областях распространения этих пород обычно образуются неглубокие отрицательные формы рельефа.
Существует целый ряд других свойств, определяющих морфологическое значение пород и степень их устойчивости к воздействию внешних сил. В конечном счёте совокупность физических и химических свойств горных пород приводит к тому, что породы более стойкие образуют, как правило, положительные формы рельефа, менее стойкие — отрицательные.
ОглавлениеВведение
Минералы
Горные породы