Инженерная геология

Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет–УПИ»
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
Часть I
Методические указания к лабораторным работам для студентов
всех форм обучения специальностей направления
653600 «Строительство»
Екатеринбург
2007
УДК
Составители М.В. Венгерова, А.С. Венгеров
Научный редактор проф., д-р техн. наук Ф.Л. Капустин
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ: Методические указания к лабораторным работам /
М.В. Венгерова. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2007. с.
Методические указания предназначены для проведения учебных лабораторных
занятий по дисциплине «Инженерная геология» для студентов всех форм обучения по
строительным специальностям, направленных на описание и диагностику минералов и
горных пород с использованием их характерных внешних признаков.
В методических указаниях содержатся основные сведения о минералах, их
физических свойствах, приведены краткие сведения об основных породообразующих
минералах. Даны классификации магматических, осадочных и метаморфических
горных пород, их текстурно-структурные особенности; приведено краткое описание
основных разновидностей горных пород.
Табл. 6 Рис. 6 Прилож.
Подготовлено кафедрой «Материаловедение в строительстве»
© ГОУ ВПО «Уральский государственный
технический университет–УПИ», 2007
© Венгерова М.В., Венгеров А.С.
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Лабораторная работа ДИАГНОСТИКА ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ
МИНЕРАЛОВ ПО ОБРАЗЦАМ
1.1. Общие сведения
1.2. Формы нахождения минералов
1.2.1. Облик кристаллов
1.2.2. Минеральные агрегаты
1.3. Физические свойства минералов
1.3.1. Оптические свойства
1.3.2. Механические свойства
1.3.3. Прочие свойства
1.4. Описание минералов
1.4.1. Самородные элементы
1.4.2. Сульфиды
1.4.3. Галогениды (галоиды)
1.4.4. Оксиды и гидроокислы
1.4.5. Карбонаты
1.4.6. Сульфаты
1.4.7. Фосфаты
1.4.8. Силикаты
1.5. Методика выполнения лабораторной работы
2. Лабораторная работа ДИАГНОСТИКА МАГМАТИЧЕСКИХ
ГОРНЫХ ПОРОД ПО ОБРАЗЦАМ
2.1. Общие сведения
2.2. Структурно-текстурные особенности магматических горных пород
2.3. Классификация магматических горных пород
2.4. Основные разновидности магматических горных пород
2.4.1. Кислые породы
2.4.2. Средние породы
2.4.3. Основные породы
2.4.4. Ультраосновные породы
2.5. Методика выполнения лабораторной работы
3. Лабораторная работа ДИАГНОСТИКА ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ
ПОРОД ПО ОБРАЗЦАМ
3.1. Общие сведения
3.2. Классификация осадочных горных пород
3.3. Текстуры и структуры осадочных пород
3.4. Основные разновидности осадочных горных пород
3.4.1. Терригенные (обломочные) породы
3.4.2. Хемогенные породы
3.4.3. Органогенные породы
3.5. Методика выполнения лабораторной работы
4. Лабораторная работа ДИАГНОСТИКА МЕТАМОРФИЧЕСКИХ
3
ГОРНЫХ ПОРОД ПО ОБРАЗЦАМ
4.1. Общие сведения
4.2. Типы метаморфизма
4.3. Особенности минерального состава
4.4. Текстуры и структуры метаморфических пород
4.5. Основные разновидности метаморфических пород
4.5.1. Продукты регионального метаморфизма
4.5.2. Продукты дислокационного метаморфизма
4.5.3. Продукты контактового метаморфизма и метасоматизма.
4.6. Методика выполнения лабораторной работы
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
4
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы по дисциплине «Инженерная геология» направлены на
изучение основных породообразующих минералов и горных пород. На стройке
производитель работ сталкивается с проблемой идентификации строительного
котлована и с поставками природных строительных материалов. Инженер должен
свободно опознавать песок, суглинок, гравий, гранит, мрамор и другие горные
породы. Вначале студенты знакомятся с основными породообразующими
минералами, их физическими свойствами, классификацией, основными
диагностическими признаками, затем учатся распознавать их в составе горных
пород и получают первые навыки описания горных пород – их текстурные,
структурные признаки, генезис и т.д. Объем аудиторных лабораторных занятий
недостаточен для получения твердых навыков по определению горных пород и
минералов, поэтому студентам рекомендуется самостоятельно заниматься с
коллекциями на кафедре.
5
1. Лабораторная работа
ДИАГНОСТИКА ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ
ПО ОБРАЗЦАМ
Основная цель работы – научиться диагностике минерала по его внешнему
виду и физическим свойствам.
Оборудование: образцы минералов, стеклянные пластинки, магнит,
керамические пластинки (бисквит), 10 %-ный раствор соляной кислоты, шкала
Мооса.
1.1. Общие сведения о минералах
Минерал (лат. «minera» – руда) – химическое соединение, образующееся в
результате естественных физико-химических и геологических процессов в земной
коре или на ее поверхности. В земной коре среди нескольких тысяч минералов
наиболее часто и в больших количествах встречаются только около сотни
минералов.
Минералы,
слагающие
горные
породы
называют
породообразующими, если их в породе содержится более 5-10 %. Минералы,
содержание которых в породах незначительно (менее 5 %) называются
акцессорными.
По способу образования минералы могут быть объединены в две группы:
- эндогенные, образующиеся на различных глубинах за счет внутренней
энергии Земли в результате кристаллизации магмы, а также в результате
преобразования
первичных минералов в условиях высоких давлений и
температур;
- экзогенные, образующиеся за счет внешней (солнечной) энергии в
результате процессов выветривания (воздействия атмосферы, гидросферы,
биосферы) разнообразных пород.
В природных условиях минералы находятся
Кристаллическая структура галита
преимущественно в твердом состоянии.
В зависимости от особенностей химического
состава и кристаллической структуры минералы
Na
образуют многогранники различной формы,
называемые кристаллами. Примером может
служить минерал галит (каменная соль), который
Cl
состоит из 39,4 % Na и 60,6 % Cl и имеет
химическую формулу NaCl (рис. 1).
Рис. 1.
Минералы, имеющие неупорядоченное строение, когда атомы и ионы, их
составляющие располагаются беспорядочно, называются аморфными.
6
1.2. Формы нахождения минералов
1.2.1. Облик кристаллов
Исходя из того, что любое тело в пространстве имеет три измерения можно
выделить три основные формы кристаллов:
- изометричные – формы, имеющие близкие размеры во всех направлениях,
к ним относятся кубы пирита, галита (рис. 2);
- пластинчатые – формы, развитые в двух направлениях больше, чем в
третьем. Сюда относятся таблитчатые, пластинчатые, листоватые и чешуйчатые
кристаллы слюды, хлорита, графита (рис. 3);
- призматические – формы, развитые в одном измерении больше, чем в двух
других. К этой группе относятся призматические кристаллы пироксена, кварца
(рис. 4). Шестоватые формы – гипс (селенит). Волокнистые формы – формы,
развитые в одном направлении несоизмеримо больше, чем в двух других
(асбест).
Кубический кристалл пирита
Октаэдрический кристалл магнетита
Рис. 2. Изометричные формы кристаллов
Таблитчатый кристалл гематита
Пластинчатый кристалл мусковита
Рис. 3. Пластинчатые формы кристаллов
Полевой шпат
Роговая обманка
Апатит
Кварц
Рис.4. Призматические формы кристаллов
7
Корунд
1.2.2. Минеральные агрегаты
Скопления или срастания различной формы зерен называются минеральными
агрегатами. Выделяют несколько видов минеральных агрегатов.
Зернистые агрегаты обладают наибольшим распространением в земной
коре, среди которых различают собственно зернистые (состоящие из
изометричных зерен), а также пластинчатые, листоватые, чешуйчатые,
волокнистые, игольчатые, шестоватые и другие агрегаты.
Землистые агрегаты – порошковатые, рыхлые мягкие минеральные массы
аморфного или скрытокристаллического строения, обычно пачкают руки, легко
распадаются на мелкие комочки, сажистые (черного цвета) или охристые
(желтого, бурого и других ярких цветов). Образуются в процессе химического
выветривания (каолинит и лимонит).
Натечные формы выделений минералов образуются на стенках пустот при
медленном испарении или охлаждении поступающих туда растворов. Эти
образования имеют разнообразную форму: почковидную, гроздевидную,
неправильную, цилиндрическую. Натеки, свисающие в виде сосулек со сводов
пустот, называются сталактитами, а поднимающиеся им навстречу со дна пустот,
называются сталагмитами, срастаясь, они образуют столбы. Характерным
примером натечных образований являются лимонит, малахит, кальцит.
Друзы – это сростки кристаллов, прикрепленных одним концом к общему
основанию. Свободные концы кристаллов обычно хорошо огранены (друзы
кварца, гипса). Примером могут служить довольно часто встречающиеся друзы
кристаллов пирита или кварца.
Секреции – образуются в пустотах изометричной часто округлой формы
путем концентрического наслоения минералов на стенках пустот, т.е. рост
происходит от периферии к центру. Отличаются концентрически-зональным
строением. Мелкие секреции наблюдаются в излившихся эффузивах, их называют
миндалинами. Крупные секреции называют жеодами, представляющими собой не
полностью заполненные пустоты бурого железняка. Часто встречаются жеоды,
состоящие из халцедона, кварца, кальцита.
Конкреции – шарообразные или неправильной формы стяжения и желваки,
рост которых происходит от центра к периферии, образующиеся в рыхлых
осадочных породах (илах, глинах, песках и др.).
Оолиты (греч. – яйцо) – мелкие стяжения сферической формы от долей
миллиметра до нескольких миллиметров, образующиеся путем наслоения
коллоидного материала на песчинки в подвижных водных средах.
1.3. Физические свойства минералов
1.3.1. Оптические свойства
Прозрачность – свойство минерала пропускать свет. В зависимости от
степени прозрачности все минералы делятся на прозрачные (горный хрусталь),
полупрозрачные (флюорит), непрозрачные (пирит, магнетит).
8
Цвет. Минералы по цвету подразделяются на три группы
идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.
Идиохроматическая (от греческих «идиос» – свой, собственный и «хромос» –
цвет) окраска обусловлена внутренними свойствами минерала – особенностями
строения кристаллической решетки. Для некоторых минералов цвет является
важнейшим диагностическим признаком: пирит – латунно желтый, магнетит –
черный, малахит – зеленый, родонит – красный, азурит – синий.
Аллохроматическая (от греч. «аллос» – посторонний) окраска связана с
присутствием в минералах либо элементов-хромофоров (красителей), либо
тонкорассеянных механических примесей. Примесь Сг2О3 даже в незначительном
количестве (0,1%) окрашивает бесцветный минерал корунд в густой ярко красный
цвет, прозрачная разновидность которого называется рубином.
Наличие тонко рассеянных механических примесей окислов и гидроокислов
железа в бесцветных минералах окрашивает их во всю гамму красно-желтых
тонов. Тонко рассеянное органическое вещество дает серые, черные цвета и. т.д.
Примером окраски такого рода может служить цвет галита.
Псевдохроматическая (от греческого «псевдос» – ложный) окраска связана с
различными
оптическими
эффектами:
интерференцией,
дифракцией,
преломлением (бриллиант).
Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения.
Например, на полированной поверхности минерала лабрадора при некоторых
углах поворота появляются густые синие или зеленовато-синие переливы,
вызванные интерференцией световых лучей, отраженных от плоскостей
спайности лабрадора. Такое явление называется иризацией.
Цвет черты – это цвет тонкого порошка минерала, который легко получить,
если провести испытуемым минералом черту на матовой (неглазурованной)
поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом. Цвет черты является
более надежным признаком по сравнению с окраской минералов. У некоторых
минералов цвет черты соответствует цвету самого минерала (серая черта у серого
галенита), но иногда цвет черты резко отличается от цвета минерала (латунножелтый пирит оставляет черную черту). Для таких минералов этот признак
является диагностическим. Например, очень похожие друг на друга минералы
группы железа легко распознаются по цвету черты: черный магнетит имеет
черную черту, черный гематит – вишневую, а коричневый лимонит – желтобурую.
Блеск – это способность минералов отражать от своей поверхности световой
поток. Блеск зависит от показателя преломления минерала, т.е. величины,
характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной среды
в кристаллическую среду.
Стеклянный блеск наиболее широко распространен и наблюдается у 70 %
минералов с показателем преломления 1,3-1,9 (горный хрусталь, кальцит,
амфиболы, пироксены, полевые шпаты).
Алмазный блеск – более сильный, чем стеклянный, показатель преломления
1,9-2,6, характерен для серы и алмаза.
Полуметаллический блеск напоминает блеск потускневшего металла и
9
соответствует минералам с показателем преломления 2,6-3,0 (графит).
Металлический блеск отвечает блеску полированной поверхности металла,
коэффициент преломления выше 3,0, характерен для непрозрачных минералов
(пирит).
Блеск минерала зависит и от характера его поверхности. Если поверхность
неровная, то отраженный свет несколько рассеивается, преобразуя алмазный и
стеклянный блески в так называемый жирный блеск – выглядит, как будто его
поверхность покрыта жиром. Поверхность с более грубо выраженной
неровностью обладает восковым блеском. Тонкодисперсные, рыхлые минералы,
обладающие тонкой пористостью, имеют матовый блеск, так как
микроскопические поры являются своего рода «ловушками» для света.
Примерами могут служить каолинит, землистые массы лимонита и др.
У минералов с параллельно-волокнистым строением наблюдается типичный
шелковистый блеск (асбест, селенит). Минералы с весьма совершенной
спайностью, полупрозрачные «слоистые» и пластинчатые, такие как тальк и
мусковит имеют перламутровый отлив.
1.3.2. Механические свойства
Спайность. Спайностью называется свойство минералов раскалываться или
расщепляться по определенным направлениям, обусловленным строением их
кристаллических решеток, образуя при этом ровные площадки – плоскости
спайности.
По степени совершенства различают следующие виды спайности:
- весьма совершенная – минерал легко расщепляется на тонкие листочки,
чешуйки, его трудно разделить в другом, неспайном направлении (мусковит,
биотит, хлорит, тальк, графит);
- совершенная – минералы при ударе раскалываются на обломки, внешне
очень напоминающие кристаллы, но поверхности не такие гладкие, между
спайными поверхностями может наблюдаться излом (кальцит, ортоклаз);
- средняя – минералы раскалываются на обломки, ограниченные двумя
плоскостями спайности и неровными поверхностями по случайным направлениям
(полевые шпаты, роговая обманка, пироксен);
- несовершенная – минералы раскалываются на обломки, ограниченные
неровными поверхностями и одной плоскостью спайности (корунд, апатит);
- весьма несовершенная или отсутствует – минералы раскалываются только
по случайным направлениям с неровными поверхностями (кварц, магнетит,
пирит).
Плоскость спайности отличается от естественной грани кристалла тем, что
естественную грань можно отбить, и она больше не повторится, а плоскости
спайности можно получать многократно. На естественных гранях кристаллов
часто наблюдается штриховка или следы растворения, плоскости спайности более
гладкие и совершенные.
10
Излом. Изломом называют характер поверхности раскола. Наблюдаются
следующие виды излома:
- ровный – у минералов с совершенной и весьма совершенной спайностью;
- неровный, ступенчатый – у минералов со средней спайностью;
- раковистый – характерен для минералов с весьма несовершенной
спайностью, напоминает внутреннюю поверхность раковины с концентрической
скульптурой (кварц, пирит, кремень);
- занозистый – характерен для игольчатых или волокнистых минералов
(асбест, селенит).
- землистый – шероховатая поверхность раскола, характерен для каолина.
Твердость. Под твердостью минерала подразумевается его степень
сопротивления внешним механическим воздействиям.
Для оценки относительной твердости немецким минералогом Ф. Моосом
была предложена шкала, состоящая из десяти минералов. Каждый последующий
минерал этой шкалы царапает предыдущий, черта, полученная при этом, не
стирается и остается в виде царапины. Более мягкие минералы оставляют на
твердых минералах черту в виде порошка, которая легко стирается. Твердость
минералов-эталонов в шкале условно обозначена целыми числами,
несоответствующими их действительной твердости. Шкала Мооса представлена
следующими минералами:
Тальк Мg3[Si4О10](ОН)2
Гипс СаSО4·2H2O
Кальцит СаСО3
Флюорит СаF2
Апатит Са5[РО4]3(F,С1, OH)
Ортоклаз К[А1Si3O8]
Кварц SiO2
Топаз Аl2[SiO4 ](F,OH)2
Корунд А12О3
Алмаз С
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Определяемый минерал будет иметь твердость на единицу меньше твердости
того минерала шкалы, который первым его царапает. Например, если испытуемый
минерал царапается, начиная с ортоклаза, а остальные минералы шкалы Мооса
оставляют на нем легко стираемую черту, то его твердость выше 5, но ниже 6 и
оценивается в 5,5. Относительную твердость минералов можно определить, не
имея шкалы Мооса, а используя бытовую шкалу твердости. Минералы твердости
1 пишут на бумаге, не царапая ее, твердость ногтя – 2,5; медной монеты – 3-3,5;
оконного стекла – 5; стального ножа – 6; напильника – 7.
Хрупкость. Под хрупкостью понимают свойство минерала крошиться при
проведении по нему ножом черты. Если нож оставляет на минерале гладкий
блестящий след, то это свидетельствует о свойстве минерала деформироваться
пластически. Ковкие минералы расплющиваются под ударом молотка в тонкую
пластинку, упругие – способны восстанавливать форму после снятия нагрузки
(слюды, асбест).
1.3.3. Прочие свойства
11
Удельный вес может быть точно замерен только в лабораторных условиях
различными методами; приблизительное суждение об удельном весе можно
получить путем сопоставления с распространенными минералами, удельный вес
которых принимается за эталон. Все минералы по удельному весу можно
разделить на три группы:
- легкие, с удельным весом меньше 3 (галит, гипс, кварц и др.);
- средние, с удельным весом порядка 3-5 (апатит, корунд, пирит и др.);
- тяжелые, с удельным весом больше 5 (магнетит, золото и др.)
Специфические свойства. Некоторые минералы обладают особыми,
характерными только для них свойствами.
Магнитность. Сравнительно небольшое число минералов обладает
свойством действовать на магнитную стрелку. Для минералов, обладающих
магнитностью, это свойство имеет важное диагностическое значение.
Минералы, обладающие ярко выраженными ферромагнитными свойствами,
могут притягивать даже мелкие железные предметы – опилки, булавки
(магнетит). Менее магнитные минералы (парамагнитные) притягиваются
магнитом (пирротин). Существуют минералы, которые отталкиваются магнитом
– самородный висмут.
Реакция с соляной кислотой. С соляной кислотой взаимодействуют
минералы из класса карбонатов.
Физиологические свойства.
Вкус. Минерал галит имеет соленый вкус, сильвин – горько-соленый. Эти
минералы, кроме того, растворяются в воде.
Запах. При горении серы ощущается запах сернистого газа, горящий янтарь
издает ароматический запах.
Степень шероховатости. Это ощущение, возникающее при прикосновении
к минералу. Есть минералы жирные на ощупь (тальк), гладкие (горный хрусталь) и
шершавые (каолин).
1.4. Описание минералов
В России наиболее распространена классификация минералов на типы и
классы по химическому составу, из которых при выполнении лабораторной
работы будут рассмотрены следующие: 1 – самородные элементы, 2 – сульфиды,
3 – галогениды, 4 – оксиды и гидроокислы, 5 – карбонаты, 6 – сульфаты, 7 –
фосфаты и 8 – силикаты.
1.4.1. Самородные элементы
Графит С. Цвет стально-серый до черного, блеск металлический, жирный.
Черта серовато-черная, блестящая, твердость 1. Спайность совершенная в одном
направлении, мелкозернистый излом. Жирный на ощупь, пачкает руки, пишет на
бумаге. Снижает трение в породах. Огнеупорен, кислотоупорен, проводит
электричество. Образуется в процессе метаморфизма осадочных карбонатных и
органических отложений.
12
Сера S. Цвет желтый различных оттенков. Блеск на гранях алмазный, в
изломе жирный. Твердость – 2, очень хрупка, спайность несовершенная, излом
неровный, раковистый. Легко загорается от спички и горит с образованием
сернистого газа. Встречается в виде кристаллов, сплошных зернистых агрегатов,
иногда образует почковидные массы, друзы. Образуется при вулканических
процессах, осадочным путем. Сера применяется в производстве серной кислоты,
красок, бумаги, для изготовления спичек, пороха, в электротехнике.
1.4.2. Сульфиды
Пирит (серный колчедан, железный колчедан) FеS2. Окраска светлая
латунно-желтая, черта зеленовато-черная. Блеск сильный, металлический,
твердость 6-6,5, спайность весьма несовершенная, излом раковистый. Тяжелый
(плотность около 5). Часто встречается в виде крупных, хорошо образованных
кристаллов изометричной формы – кубов с характерной штриховкой на гранях.
Агрегаты – сплошные зернистые массы, часто в ассоциации с халькопиритом.
Пирит является основным сырьем для получения серной кислоты.
1.4.3. Галогениды (галоиды)
Галит (каменная соль) NaС1. Окраска бесцветная, снежно-белая, желтая,
бурая, синяя, серая, черная. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 2,5. Очень
хрупок, спайность совершенная по кубу, растворим в воде, на вкус соленый.
Кристаллы кубической формы. Агрегаты – друзы, сплошные зернистые массы,
плотные кристаллические корочки. Образует осадочную породу того же названия.
Галит применяется главным образом как пищевой продукт и консервирующее
средство, а также в химической, металлургической, кожевенной и других отраслях
промышленности.
Сильвин КСl. Цвет молочно-белый, красный, в чистом виде бесцветен.
Блеск стеклянный, твердость 1,5-2. Черта белая. Спайность совершенная,
хрупкий. Вкус горько-соленый. Легко растворяется в воде. Встречается в виде
кристаллов или сплошных зернистых масс. От галита отличается по вкусу.
1.4.4. Оксиды и гидроокислы
Магнетит (магнитный железняк) Fе3O4. Цвет железо-черный, черта
черная, блеск металлический. Твердость 5,5-6,5. Тяжелый (удельный вес 4,9-5,2
г/см3). Спайности нет, излом неровный. Сильно магнитен. Кристаллы
изометричной формы в виде октаэдров. Агрегаты зернистые, в пустотах
встречаются друзы. Является акцессорным минералом магматических пород,
важнейшей железной рудой.
Лимонит (бурый железняк, гидрогетит) Fе2O3·nH2O. Цвет темно-бурый
до черного, порошковые разности ржаво-желтые. Черта желтовато-бурая. Блеск
матовый. Твердость 1-5 (в зависимости от физического состояния). Спайности
нет, излом неровный, землистый. Он не образует кристаллических форм, а
13
является скрытокристаллическим или аморфным. Обычно встречается в виде
натечных масс, а также в виде жеод, конкреций, плотных и землистых масс.
Образуется в зоне окисления, часто встречается в осадочных горных породах.
Используется как железная руда, глинистые бурые железняки идут на
производство красок.
Кварц SiO2. Цвет от бесцветного и молочно-белого до серого, желтый,
розовый, голубой, зеленый, фиолетовый, коричневый или черный. Блеск
стеклянный, иногда жирный. Спайность отсутствует, излом раковистый.
Твердость 7. Образует удлиненно-призматические кристаллы, на гранях призмы
поперечная штриховка, обычны сростки, друзы. В агрегатах - сплошные массы
различной
степени
зернистости
от
крупнокристаллических
до
скрытокристаллических, натечных.
Кварц – второй по распространенности минерал в земной коре. В качестве
существенной составляющей входит практически во все генетические типы
пород. Основные разновидности кварца: кристаллические – горный хрусталь
(бесцветный), аметист (фиолетовый), дымчатый кварц или раухтопаз (сероватый
или
буроватый),
цитрин
(лимонно-желтый),
морион
(черный);
скрытокристаллические – халцедон, агат, кремень; аморфные – опал. Кварц
применяется в оптике и радиотехнике, в ювелирном и гранильном деле, в
механике точных приборов, стекольном и других производствах.
Кремень SiO2. Смесь скрытокристаллического и аморфного кремнезема.
Плотный, твердость 7. Цвет серый, коричневый, черный. Блеск стеклянный,
излом раковистый. Обломки часто имеют острые края. При ударе о сталь
высекаются искры.
Применяется для производства лабораторной посуды и как шлифовальный
материал.
1.4.5. Карбонаты
Кальцит СаСОз. Окраска белая, желтая, голубая, серая, розовая, красная,
бурая, черная. Иногда бесцветен, прозрачен. Черта – белая. Твердость 3. Блеск –
стеклянный Хрупок, спайность совершенная по трем направлениям, излом
ступенчатый. Бурно вскипает при действии 10 % соляной кислоты. Кристаллы
разнообразны по форме. Агрегаты - друзы, натечный, зернистый.
Кальцит является одним из наиболее распространенных минералов в земной
коре. Образует мономинеральные осадочные породы – известняк, мел, мраморы.
Исландский шпат (прозрачная разновидность кальцита) обладает способностью
двойного лучепреломления и применяется в оптике в поляризационных приборах.
Доломит СаМg(СО3)2. Бесцветный, серый, желтый, бурый. Черта – белая и
желтая. Блеск стеклянный, перламутровый. Твердость 3,5-4. Хрупок, спайность
совершенная по трем направлениям. Порошок доломита вскипает при действии 10
% соляной кислоты. Кристаллы разнообразные по форме. Агрегаты зернистые,
плотные.
Доломит образует мономинеральную осадочную породу такого же названия,
широко распространен в земной коре. Применяется для получения различных
14
огнеупорных материалов, извести и магнезиального цемента, в качестве флюса
при плавке руд и как химическое удобрение.
1.4.6. Сульфаты
Гипс СаSО4·2H2O. Кристаллы таблитчатые. Агрегаты – друзы,
мелкозернистые, а также параллельно-волокнистые. Окраска белая, иногда серая,
медово-желтая, красная, бурая, черная. Блеск стеклянный, на плоскостях
спайности перламутровый. Твердость 2 (чертится ногтем). Спайность
совершенная в трех направлениях. Излом ровный, у волокнистых разностей гипса
(селенита) занозистый. Слабо растворяется в воде.
Известны следующие его разновидности: селенит – волокнистая разность с
шелковистым блеском, алебастр – снежно-белая тонкозернистая разность.
Образует мономинеральную осадочную породу того же названия. Алебастр и
селенит широко используются как поделочный камень.
Ангидрит СаSО4. Агрегаты плотные, мелкозернистые. Цвет белый, серый или
голубоватый. Черта белая, блеск стеклянный. Твердость 3-4, в отличие от гипса
ногтем не царапается. Хрупкий, спайность совершенная в трех направлениях.
Слабо растворяется в воде. В присутствие воды при атмосферном давлении
переходит в гипс, сильно увеличиваясь в объеме (до 30 %). Образует
мономинеральную осадочную породу того же названия. Применяется как сырье
для получения серной кислоты и как строительный материал.
1.4.7. Фосфаты
Апатит Са5[РО4]3(F,С1,ОН). Кристаллы – часто хорошо образованные
шестигранные
призмы.
Агрегаты
зернистые,
сахаровидные
массы.
Распространены пятнистые разности с постепенной сменой цвета в пределах
одного образца. Окраска белая, бледно-зеленая, голубая. Черта – белая. Блеск
стеклянный, на поверхности излома жирный. Твердость 5, хрупок. Спайность
несовершенная, излом неровный. В магматических породах присутствует как
акцессорный минерал, в осадочных породах образует фосфоритовые конкреции.
Апатит используется как сырье для фосфорных удобрений, для производства
фосфорной кислоты и ее солей.
1.4.8. Силикаты
Силикаты представляют собой многочисленный класс минералов,
включающий в себя совместно с разновидностями до пятисот представителей, что
составляет около четверти всех известных минералов, Они являются важнейшими
породообразующими минералами.
Оливин (Мg,Fе)2[SiО4]. Цвет от желтовато-зеленого и оливково-зеленого до
черного. Черты нет. Блеск стеклянный. Твердость 6-7. Спайность несовершенная.
Хрупок, излом раковистый, неровный. Правильные кристаллы очень редки,
обычно оливин распространен в виде зернистых агрегатов.
Оливин важнейший породообразующий минерал, участвует в образовании
15
ультраосновных и основных магматических пород. Желтовато-зеленого цвета
прозрачная разновидность оливина (хризолит) драгоценный камень.
Авгит (Са,Мg,Fе)[Si2O6] (группа пироксенов). Кристаллы довольно редки,
короткостолбчатые и таблитчатые, в разрезе видны очертания восьмиугольника, с
почти равными сторонами. Агрегаты зернистые. Цвет черный, темно-зеленый.
Черта зеленоватая или буроватая. Блеск стеклянный. Твердость 5,5-6. Спайность
совершенная с углом между плоскостями спайности 90°. Излом неровный,
ступенчатый. Является важнейшим породообразующим минералом основных и
ультраосновных магматических пород.
Роговая обманка
(Са,Мg,Fе)7(ОН)2[Si4О11]2 (группа амфиболов). Кристаллы удлиненные,
столбчатые, в разрезе характерны очертания шестиугольника, агрегаты крупные и
гигантозернистые. Цвет зеленый, бурый до черного. Черта бледно-зеленая. Блеск
стеклянный, твердость 5,5-6. Спайность совершенная в двух направлениях с утлом
между плоскостями спайности 120°. Излом игольчатый, часто занозистый.
Важнейший породообразующий минерал магматических и метаморфических
пород.
Мусковит КАl2 [Al Si3O10] (ОН)2. Кристаллы таблитчатые, либо пластинчатые.
Агрегаты листоватые или чешуйчатые. Минерал в тонких листах бесцветный,
прозрачный, часто с желтоватым, сероватым, зеленоватым оттенком, черта белая.
Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Твердость 2-3,
обладает гибкостью. Спайность весьма совершенная в одном направлении, легко
расщепляется на гибкие тончайшие листочки. Разновидности мусковита: серицит
- тонкочешуйчатая разность с шелковистым блеском, фуксит - хромовая слюда
изумрудно-зеленого цвета. Мусковит входит в состав многих магматических и
метаморфических пород. Мусковит используется как диэлектрик в радио- и
электропромышленности, для изготовления кровельного толя. Большое его
содержание в породах отрицательно сказывается на прочностных свойствах
породы.
Биотит К(Fе,Мg)3(ОН,F)2[А1Si3О10]. Кристаллы таблитчатые, агрегаты
листоватые и чешуйчатые. Цвет черный, бурый, черта коричневая. Блеск
стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Твердость 2-3.
Спайность весьма совершенная в одном направлении. Биотит важнейший
породообразующий минерал магматических и метаморфических пород, большое
его содержание отрицательно сказывается на их прочности. Практического
значения не имеет.
Тальк Мg3[Si4 O10](ОН)2. Кристаллы редки, агрегаты листоватые,
чешуйчатые, плотные. Окраска бледно-зеленая, белая с желтоватым, буроватым,
розоватым оттенками, черта белая. Блеск стеклянный с перламутровым отливом,
жирный на ощупь. Спайность весьма совершенная в одном направлении.
Листочки гибки, но не упруги. Твердость 1. Разновидностью являются стеатит,
жировик или мыльный камень – плотная разность талька, благородный тальк прозрачный, светло-зеленый. Тальк в виде основной части входит в состав
тальковых сланцев. Применяется в качестве кислото- и огнеупорного материала,
используется в медицине, парфюмерии, бумажном и резиновом производствах, а
16
также в сельском хозяйстве.
Каолинит Аl4[Si4О10](ОН)8. Кристаллы редки. Агрегаты рыхлые, землистые,
тонкочешуйчатые. Цвет белый, желтоватый, буроватый, черта белая. Блеск
матовый у сплошных масс. Жирный на ощупь, имеет запах глины (печки). При
замешивании с водой образует пластичную массу. Твердость 1. Спайность весьма
совершенная. Каолинит образуется при выветривании полевых шпатов и образует
осадочную горную породу – каолин, является основной составной частью глин.
Применяется как сырье для керамической промышленности, для очистки и
осветления нефтепродуктов.
Хлорит (Мg,Fe)5Al [А1Si3О10](ОН)8. Кристаллы таблитчатые. Агрегаты –
чешуйчатые, листоватые. Окраска обычно зеленая различных оттенков, черта
бледно-зеленая. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.
Твердость 2-2,5. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Хлорит
является основной составляющей метаморфических пород – хлоритовых сланцев.
Практического значения не имеет.
Серпентин
Мg6(ОН)8[Si4O10].
Образует
агрегаты
–
плотные
скрытокристаллические массы, иногда с прожилками хризотил-асбеста. Окраска
желтая, темно-зеленая, зеленовато-черная, часто имеет пятнистый рисунок, как у
кожи змеи, поэтому породу, состоящую целиком из серпентина называют
змеевик. Черта светло-зеленая. Блеск стеклянный, матовый, жирный. Твердость
2,5-4. Спайность совершенная в одном направлении, излом ровный. Образует
метаморфическую породу серпентинит. Серпентин используется как
облицовочный и поделочный камень, а также как высокосортное огнеупорное
сырье.
Хризотил-асбест Мg6(ОН)8[Si4O10]. Волокнистая разность серпентина.
Агрегаты волокнистые, параллельно-шестоватые. Спайность весьма совершенная
в одном направлении. Цвет белый, желтый, зеленоватый, черта белая. Блеск
шелковистый. Твердость 2-3. Легко разделяется на отдельные волокна. Обладает
огнестойкостью и кислотоупорностью, плохо проводит тепло, электричество и
звук. Наиболее ценится длинноволокнистый асбест, называемый текстильным,
который пригоден для изготовления несгораемых тканей и тормозных лент.
Полевые шпаты. Это наиболее распространенные породообразующие
минералы. По химическому составу полевые шпаты делятся на две подгруппы:
калиевые полевые шпаты и натриево-кальциевые, или плагиоклазы.
Подгруппа калиевых полевых шпатов включает в себя минералы микроклин
и ортоклаз.
Ортоклаз К[А1Si3О8]. Кристаллы призматические. Агрегаты зернистые,
друзы. Цвет белый, желтый с розоватым оттенком, красный. Блеск стеклянный,
перламутровый. Твердость 6. Спайность совершенная в двух направлениях, угол
между плоскостями спайности 90°. Излом неровный, ступенчатый.
Породообразующий минерал в кислых и средних магматических породах, в
пегматитах и метаморфических породах. При выветривании превращается в
каолин. Амазонит – зеленовато-голубая разновидность микроклина, используется
как поделочный камень. Ортоклаз сырье для стекольной и керамической
промышленности.
17
Подгруппа натриево-кальциевых полевых шпатов или плагиоклазов
является рядом смесей, крайние члены которых носят название альбит
Na[АlSi3О8] и анортит Са[Аl2Si2О8]. Существуют все разности непрерывно
меняющегося состава от чистого альбита до чистого анортита. Содержание SiO2
постепенно уменьшается от альбита к анортиту и по содержанию SiO2
плагиоклазы делятся на три группы: кислые (существенно натриевые), средние
(натриево-кальциевые) и основные (существенно кальциевые) плагиоклазы.
Кристаллы таблитчатые и призматические. Агрегаты зернистые. Окраска
белая с зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Твердость 6. Спайность
совершенная в двух направлениях под углом 86°. Излом ровный.
Породообразующие минералы.
Лабрадор – один из средних плагиоклазов. Образует сплошные
крупнозернистые агрегаты. Это полупрозрачный минерал, имеющий окраску от
серого до черного цвета. Обладает специфическим свойством «иризацией» –
переливчатыми отсветами на плоскостях спайности в зеленых и синих тонах.
Главный
минерал
породы
лабрадорит,
основных
плутонических,
метаморфических пород и пегматитов. Лабрадорит – ценный поделочный камень.
1.5. Методика выполнения лабораторной работы
Самостоятельно определить два породообразующих минерала.
Исследование физических свойств выполняется в следующем порядке:
- облик кристалла, характер граней;
- характер минеральных агрегатов (зернистый, друзы, конкреции, секреции,
оолиты, землистые массы, натечные формы);
- цвет минерала,
- цвет черты;
- блеск минерала (металлический, полуметаллический, стеклянный,
алмазный, жирный, матовый, шелковистый);
- спайность (степень совершенства, количество направлений)
- излом (ровный, ступенчатый, раковистый, занозистый);
- твердость по шкале Мооса (по бытовой или по стандартной);
- специфические свойства:
- удельный вес (легкий, средний или тяжелый минерал),
- магнитные свойства, реакция с 10 % раствором соляной кислоты, запах,
вкус, растворимость в воде, иризация, осязательные ощущения (жирный или
шершавый на ощупь);
- условия нахождения – в каких генетических типах пород встречается как
породообразующий минерал, рудный или жильный. Полученные данные сводятся
в таблицу описания минералов;
- сверить результат определения минерала с описанием его в главе 1.5;
- правильность результата проверить у преподавателя.
Таблица
Физические свойства минералов
18
19
Примечание
Специфическ
ие свойства
Твердость
Спайность и
излом
Блеск
Цвет черты
Цвет
Название
минерала,
формула
Форма
кристаллов
или
минеральных
агрегатов
Физические свойства минералов
2. Лабораторная работа
ДИАГНОСТИКА МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
ПО ОБРАЗЦАМ
Цель работы: знакомство с основными типами магматических пород, их
классификацией,
минеральным
составом,
структурно-текстурными
особенностями. Научиться диагностировать породы по генетическим типам.
Оборудование: лотки с образцами магматических (интрузивных и
эффузивных) горных пород, лупа, шкала Мооса.
2.1. Общие сведения
Горные породы представляют собой естественные минеральные агрегаты,
образовавшиеся в результате остывания расплавленной магмы, накопления
осадков, преобразования ранее существующих пород в процессе метаморфизма и
залегающие в земной коре в виде самостоятельных геологических тел.
Если горные породы состоят из одного минерала (кварцит, известняк,
каменная соль), они называются мономинеральными, если же из нескольких полиминеральными (гранит, глина).
Строение горной породы характеризуется структурой и текстурой.
Структура – внутреннее строение породы, ее минеральных зерен, связанное
со степенью ее кристалличности, абсолютным и относительным размером зерен
или обломков, их формой.
Текстура – особенность внешнего сложения горной породы, обусловленная
характером размещения агрегатов минеральных зерен в пространстве, их
ориентировкой и окраской.
По условиям образования (генезису) горные породы условно делятся на три
класса:
- магматические горные породы, возникающие путем кристаллизации
природных силикатных расплавов внутри Земли и на ее поверхности;
- осадочные горные породы, образовавшиеся на суше в результате
разрушения любых ранее существовавших пород и в результате
жизнедеятельности и отмирания организмов или выпадения осадков из
пересыщенных растворов;
- метаморфические горные породы, образовавшиеся путем коренного
преобразования любых ранее существовавших пород под влиянием высоких
температур и давления, а также гидротермальных растворов.
2.2. Структурно-текстурные особенности магматических
горных пород
Магматические горные породы возникают путем кристаллизации
природных силикатных расплавов внутри земной коры или на ее поверхности.
Тип магматических пород устанавливается, прежде всего, по фациальным
20
условиям образования:
- плутонические (интрузивные) породы, образуются на больших глубинах.
Застывают медленно (несколько тысяч лет), поэтому успевают полностью
раскристаллизоваться, т.е. возникает порода, сложенная кристаллическими
зернами, довольно крупными, видимыми невооруженным глазом, занимающими
весь объем породы. Таким образом, все интрузивные породы имеют массивную
текстуру и полнокристаллическую структуру.
- вулканические (эффузивные) породы формируются на дневной
поверхности. Излившиеся потоки и покровы остывают довольно быстро
(практически на глазах), поэтому либо не успевают раскристаллизоваться вообще
(стекловатая структура), либо выкристаллизовываются очень мелкие
кристаллики, видимые только под микроскопом (скрытокристаллическая
структура). Внутри магматического очага, до выхода лавового потока на
поверхность, в лаве могут образовываться более крупные кристаллы (порфировая
структура). Такие отдельные крупные кристаллы резко выделяются на фоне
нераскристаллизованной или скрытокристаллической основной массы.
Текстура вулканических пород может быть пористой, миндалекаменной,
массивной и флюидальной.
- гипабиссальные (жильные) породы по своим текстурно-структурным
особенностям стоят ближе к плутоническим, интрузивным горным породам.
Жильные породы имеют значительно меньший объем, чем плутонические, а
значит, и значительно меньшее время остывания и раскристаллизации; крупные
зерна, как правило, раскристаллизоваться не успевают, поэтому, жильные породы
обычно имеют полнокристаллическую мелкозернистую структуру, и
массивную текстуру..
Таким образом, определив текстуру и структуру магматической породы,
можно определить ее генезис, т.е. в каких условиях это порода образовалась (табл.
1).
Таблица 1
Структуры и текстуры магматических пород
Генезис
породы
Плутонические
(интрузивные)
породы
Гипабиссальные
(жильные)
породы
Вулканические
(эффузивные)
породы
Пористая,
Текстура
Массивная
Массивная
миндалекаменная,
массивная, флюидальная
Полнокристаллическа Полнокристаллич Стекловатая,
Структура я (крупно-, средне- и
еская
скрытокристаллическая,
мелкозернистая)
(мелкозернистая) порфировая
Текстуры магматических пород разделяются по степени заполнения
пространства минеральным веществом. Различают следующие текстуры:
- массивная – обусловлена компактным, плотным и однородным сложением
21
составляющих породу минералов;
- пористая – определяется наличием округлых или неправильной формы
пустот, возникает в результате консервации пузырьков газа и паров при
застывании лавы;
- миндалекаменная – образуется при заполнении пустот вторичными
минералами (опалом, халцедоном, кварцем, карбонатами, хлоритом и др.). От
пористой текстуры миндалекаменная отличается лишь тем, что здесь мы имеем
дело с заполненными пустотами.
- флюидальная - несет в себе следы течения и часто характерна для пород со
стекловатой структурой (обсидиан).
Структуры магматических пород обусловлены степенью кристалличности
(наличием или отсутствием вулканического стекла) и размером слагающих породу
зерен. Выделяют следующие структуры:
- полнокристаллическая – порода полностью сложена кристаллическими
зернами;
- порфировидная – порода полностью сложена кристаллическими зернами
разного размера, когда на общем фоне примерно одинаковой кристаллической
массы выделяются отдельные крупные кристаллы.
- порфировая – порода сложена крупными и мелкими зернами и
вулканическим стеклом; крупные кристаллы, видимые невооруженным глазом,
называются порфировыми вкрапленниками, мелкие зерна в совокупности с
нераскристаллизовавшимся стеклом - скрытокристаллической основной массой;
- скрытокристаллическая – обусловлена наличием в породе очень мелких,
различимых только под микроскопом, кристаллов вулканического стекла;
- стекловатая – возникает, когда вулканическое стекло (магматический
расплав, застывший в виде аморфного вещества) застывает в водной среде, не
успевая раскристаллизоваться.
2.3. Классификация магматических горных пород
Умен
ьшение
содер
жания
SiO2
Подразделение магматических пород основано на их химическом, а значит на
минеральном составе. Все магматические горные породы разделяются по
содержанию кремнезема (SiО2) на 4 группы: кислые (более 65 %), средние (5265%), основные (45-52 %), ультраосновные (меньше 45 %). Содержание
кремнезема в главных породообразующих минералах приведено в таблице 2.
Таблица 2
Главные породообразующие минералы магматических пород
Кварц,
Полевые шпаты
Светлые
(калиевый полевой шпат,
минералы
кислые, средние и основные плагиоклазы)
22
Биотит
Роговая обманка
Пироксен
Оливин
Темные
минералы
При диагностике магматических пород следует знать следующие
закономерности:
1) в кислых породах в обязательном порядке присутствует кварц, с переходом
к породам среднего состава его содержание постепенно приближается к нулю, а
слюда замещается роговой обманкой.
2) в средних породах (в диоритах и сиенитах) из темных минералов
преобладает роговая обманка. Различие между диоритом и сиенитом в
соотношении полевых шпатов: в диоритах доминирует плагиоклаз, в сиенитах –
два полевых шпата (плагиоклаз и калиевый полевой шпат).
3) в основных породах из темных минералов преобладает пироксен. При
приближении к среднему составу наряду с пироксеном встречается роговая
обманка, при смещении в сторону ультраосновных пород - оливин.
4) в состав ультраосновных пород не входят светлые минералы. В них
преобладают оливин и пироксен.
Аналоги гранита – риолиты, имеют светлую окраску, аналоги сиенита трахиты розоватые или желтоватые, аналоги диорита – андезиты серые, иногда с
зеленоватым оттенком, базальты – черные. Если в вулканической породе
отчетливо видны отдельные кристаллы (кварца, полевого шпата), то ее можно
уверенно привязать к определенному плутоническому (интрузивному) аналогу,
используя так называемые кайнотипные наименования: риолит, андезит,
трахит, базальт (табл. 3).
Таблица 3
Классификация магматических горных пород
Средние (65-52 % SiO2)
Тип породы по Плутоническ Вулканическ Породообразующие минералы и
содержанию SiO2 ие породы
ие породы
минералы вкрапленников
Кислые
Кварц, калиевый полевой шпат,
Гранит
Риолит
(более 65 % SiO2)
кислый плагиоклаз, биотит
Щелочной
ряд
Сиенит
Нормальный
Диорит
ряд
Основные
(52-45 % SiO2)
Габбро
Трахит
Калиевый полевой шпат,
кислые и средние плагиоклазы,
роговая обманка
Андезит
Средние плагиоклазы, роговая
обманка
Базальт
Основные плагиоклазы,
пироксен, реже роговая
обманка и
23
оливин
Пироксенит
Пироксен
Ультраосновные
Редко
Перидотит
Пироксен, оливин
(менее 45 % SiO2)
пикриты
Дунит
Оливин
Если порода мелкозернистая и минеральный состав не определяется, то
достаточно установить класс породы по ее цвету: кислые – светлые, средние –
серые, основные – темные, ультраосновные – черные.
Гипабиссальные (жильные) породы формируются на небольших глубинах и
выполняют трещины в земной коре. По условиям формирования (температура,
давление, скорости остывания) они занимают промежуточное положение между
глубинными плутонами (интрузиями) и поверхностными покровами
(эффузивами). Для них наиболее часто употребляются комбинированные
названия: гранит-порфир, сиенит-порфир и др.
Ряд жильных, гипабиссальных пород получил свое наименование не по
минеральному составу, а по своеобразной специфике их внешнего облика
(структурно-текстурным особенностям). Сюда можно отнести, например, аплит,
пегматит (жильные аналоги гранита), диабаз (жильный аналог габбро).
2.4. Основные разновидности магматических горных пород
2.4.1. Кислые породы
Гранит - плутоническая (интрузивная) порода с массивной текстурой и
полнокристаллической от мелко- до крупнозернистой структурой. Цвет серый,
розовый, красный, желто-серый. Минеральный состав: кварц, калиевый полевой
шпат, кислые плагиоклазы, биотит. Наличие кварца в породе является главным
признаком кислых пород. Зерна кварца характеризуются жирным блеском,
дымчато-серым цветом, отсутствием спайности.
Гранит-рапакиви – аналог гранита по составу. Характерна крупнозернистая
(кристаллы до 3-8 см в поперечнике) или порфировидная структура и пятнистая
текстура, порфировидные выделения представлены полевыми шпатами.
Риолит – эффузивный аналог гранита. Светло-серый, белый, желтоватый. Имеет
мелкопористую текстуру и порфировую структуру: на фоне светлой
скрытокристаллической основной массы выделяются мелкие вкрапленники
кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклаза. Темноцветные минералы
встречаются редко, представлены биотитом, реже игольчатыми кристаллами
роговой обманки.
Аплит - гипабиссальный (жильный) аналог гранита. Текстура массивная,
структура мелкозернистая, полнокристаллическая. Цвет светло-серый, белый,
розовый. Состоит почти исключительно из светлых минералов: полевых шпатов
(калиевых и кислых плагиоклазов) и кварца; биотит содержится в очень
незначительном количестве (не более 5 %). Если в таком граните необычно мало
темноцветных минералов, возможно использование термина аплитовидный
24
гранит.
Пегматит – гипабиссальная (жильная) порода с массивной текстурой и
крупнозернистой структурой, состоящая из кварца, полевых шпатов, биотита,
мусковита. Специфический внешний облик кристаллов обусловлен графической
(пегматитовой) структурой, когда сквозь крупные кристаллы полевых шпатов
закономерно прорастают многочисленные одинаково ориентированные кристаллы
кварца. В поперечных разрезах поверхность такого пегматита напоминает
рукопись с древнееврейскими клинообразными письменами (пегматитовый
гранит).
Обсидиан – застывшее вулканическое стекло. Текстура массивная, плотная,
иногда с пузырьками газа, флюидальная. Структура стекловатая. Цвет черный,
коричневый, бутылочно-зеленый. Чаще всего встречаются обсидианы кислого
состава, но имеются также средние и основные. Излом раковистый, блеск
стеклянный. Образуются при очень быстром остывании излившейся на
поверхность лавы.
Пемза
–
«вспененное»
стекло.
Текстура
пористая,
структура
скрытокристаллическая. Цвет серый, белый, желтый, красноватый. Легкая порода
с шелковистым блеском, пористая, плавает в воде, пронизана тончайшими
параллельными канальцами. Образуется при быстром затвердении бурно
вскипающей богатой газами и парами лавы.
2.4.2. Средние породы
В этом классе выделяется два ряда – щелочной и нормальный. Породы
щелочного ряда (сиенит, трахит) характеризуются преобладающим количеством
калиевого полевого шпата по сравнению с плагиоклазом. В группу нормальных
средних пород входят диорит и андезит.
Сиенит – плутоническая порода. Структура полнокристаллическая (от
мелко- до крупнозернистых), текстура массивная. Цвет светло-серый, белый,
розовый. Состоит из калиевого полевого шпата, плагиоклазов (кислых и средних)
и роговой обманки, количество которой колеблется от 10 до 20%.
Трахит - вулканический аналог сиенита. Текстура тонкопористая,
обусловливающая шероховатость породы на ощупь, иногда ноздреватая;
структура порфировая. Обычно светло окрашены, имеют светло-серый или
розоватый тон, во вкрапленниках желто-розовые калиевые полевые шпаты и один
или несколько темноцветных минералов (чешуйчатый биотит и игольчатая
роговая обманка). В трахитах часто наблюдается текстура течения, т.е.
взаимопараллельное расположение игольчатых минералов.
Диорит – плутоническая (интрузивная) порода. Текстура массивная,
структура полнокристаллическая. Цвет темно-серый, светло-серый, часто с
зеленоватым оттенком. Минеральный состав: средний плагиоклаз (60-65 %) и
роговая обманка (30-35 %). Плагиоклаз образует белые или зеленовато-серые
зерна неправильной формы; роговая обманка в виде черных, удлиненной формы
кристаллов.
Андезит – вулканический (эффузивный) аналог диорита. Текстура пористая,
25
структура скрытокристаллическая, поэтому минеральный состав не определяется.
Класс породы устанавливается по ее цвету – андезит имеет цвет от светло-серого
до серого, реже бурый, коричневый, черный. Иногда структура порфировая, во
вкрапленниках мелкие прямоугольные кристаллы среднего плагиоклаза серого
цвета.
2.4.3. Основные породы
Габбро – плутоническая (интрузивная) порода. Текстура массивная,
структура полнокристаллическая, часто крупно- или гигантозернистая. Состоит из
белых или зеленовато-серых основных плагиоклазов и черного пироксена. И
плагиоклаз, и пироксен имеют неправильную форму зерен. Иногда встречается
габбро с розовым, марганецсодержащим плагиоклазом. Часто пироксен
замещается роговой обманкой – такое габбро называется уралитизированным.
Базальт – вулканический (эффузивный) аналог габбро. Текстура
крупнопористая, структура скрытокристаллическая, поэтому минеральный состав
не определяется. Класс породы устанавливается по черному цвету. Иногда
наблюдаются мелкие порфировые вкрапленники основного плагиоклаза,
пироксена или оливина. Базальт отличается от андезита более крупными порами и
более темной (черной) окраской.
Лабрадорит – разновидность габбро, сложенная почти исключительно
лабрадором, образующим крупные кристаллы. Структура крупнозернистая,
текстура массивная. Цвет темно-серый, зеленовато-серый. Поверхности многих
зерен ровные, отливающие синим или зеленым цветом на плоскостях спайности.
2.4.4. Ультраосновные породы
Горнблендит – плутоническая (интрузивная) порода. Текстура массивная,
структура полнокристаллическая, гигантозернистая. Состоит из удлиненных
кристаллов роговой обманки черного цвета (роговая обманка определяется по
углу спайности ≈1200).
Пироксенит – плутоническая (интрузивная) порода. Текстура массивная,
структура полнокристаллическая, крупно- и среднезернистая. Состоит из
изометричных кристаллов авгита черного цвета, часто с зеленым или бурым
оттенком. Авгит (90-100 %), другие цветные и рудные минералы (до 10 %).
Перидотит – плутоническая (интрузивная) порода. Текстура массивная,
структура полнокристаллическая, неравномернозернистая. Цвет черный, темносерый. Состоит из крупных изометричных кристаллов авгита (от 30-70 %) и очень
мелких зерен оливина (30-70 %), распределенных между зернами пироксена.
Дунит – плутоническая (интрузивная) порода. Текстура массивная,
структура полнокристаллическая, мелкозернистая. Цвет темно-зеленый, черный.
Состоит из мелких зерен оливина (85-100 %), авгит, магнетит и др. (до 15 %). При
выветривании оливин становится бурым, поэтому дуниты с поверхности имеют
бурую корочку.
Вулканических (эффузивных) аналогов ультраосновных пород обычно нет.
26
2.5. Методика выполнения лабораторной работы
Самостоятельно определить название и генезис трех образцов.
Магматическая порода определяется в следующей последовательности:
- по цвету устанавливается класс породы (кислая, средняя, основная,
ультраосновная;
- определяется структура породы (полнокристаллическая, порфировая,
порфировидная, скрытокристаллическая, стекловатая);
- определяется текстура породы (массивная, пористая, миндалекаменная,
флюидальная);
- по структурно-текстурным особенностям определяется генезис породы, т.е.
ее принадлежность к плутоническим (интрузивным), гипабиссальным (жильным)
или вулканическим (эффузивным) образованиям (табл. 1)
- по минеральному составу устанавливается ее наименование (табл. 3);
- сверить результат определения породы с описанием магматических горных
пород в разделе 2.4;
- правильность результата проверить у преподавателя.
27
3. Лабораторная работа
ДИАГНОСТИКА ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ОБРАЗЦАМ
Цель работы: знакомство с основными типами осадочных горных пород, их
классификацией,
минеральным
составом,
структурно-текстурными
особенностями. Научиться диагностировать породы по генетическим типам.
Оборудование: лотки с образцами осадочных горных пород, керамические
пластинки, магниты, 10 %-ный раствор соляной кислоты, лупа, шкала Мооса,
стеклянные пластинки.
3.1. Общие сведения
Осадочные горные породы представляют собой скопления минерального или
органического вещества, которые образуются в результате экзогенных процессов
в пределах земной поверхности – на дне водоёмов или на поверхности суши. Они
покрывают около 75 % поверхности Земли, при этом, составляя всего 5 % земной
коры, в связи, с чем строительство производится в основном на осадочных
породах.
Образование осадочных пород (литогенез) представляет собой совокупность
ряда последовательных стадий:
- выветривание (физическое разрушение, дробление пород и последующее
химическое разложение до состояния глин), которое приводит к разрушению
верхней части всей континентальной коры;
- перенос преимущественно речными потоками, а также ветром, ледниками,
временными водотоками. Продукты выветривания при этом продолжают
измельчаться, истираться, сортироваться;
- отложение или седиментация рыхлых осадков в водных бассейнах с
проявлением процессов дифференциации;
- диагенез включает в себя процессы уплотнения осадка, его цементацию и
дегидратацию (удаление воды) вследствие постепенного погружения на большие
глубины, увеличения лито- и гидростатической нагрузки, а также повышения
температур за счет геотермического градиента. Вследствие диагенеза песок
превращается в песчаник, глина в аргиллит, дресва и щебень в брекчию.
3.2. Классификация осадочных горных пород
Осадочные породы принято подразделять на три основные группы:
обломочные (терригенные), химического происхождения (хемогенные) и
органогенные, которые возникли в результате жизнедеятельности организмов.
Деление это весьма условно, так как многие породы имеют смешанное
происхождение, примером могут служить мергели, известковистые песчаники и
т.д.
К осадочным горным породам также относят пирокластические породы
(продукты извержения вулканов – пепел и песок), осевшие на поверхности земли,
28
и со временем преобразовавшиеся в туфы и туфобрекчии.
Классификация обломочных (терригенных) пород основана на различии
пород по крупности зерен, по степени окатанности, по степени
сцементированности, табл. 4.
Таблица 4
Классификация терригенных осадочных пород
Терригенны
е
породы
Грубообло
мочные
(псефиты)
> 50 %
Размеры
частиц, мм
> 200
>10
>2
> 2 (> 25 %)
Песчаные
> 0,5
(псаммиты) > 0,25
> 50 %
> 0,1(> 75 %)
> 0,1(< 75 %)
Пылеватые
0,05-0,005
(алевриты)
Глинистые
< 0,005
(пелиты)
Рыхлые породы
(несцементированные)
окатанны угловаты
е
е
Валуны
Галечник
Гравий
Глыбы
Щебень
Дресва
Песок гравелистый
Песок крупный
Песок средний
Песок мелкий
Песок пылеватый
Пыль (алевриты),
лесс
Глины, суглинки,
супеси
Сцементированные
породы
угловаты
окатанные
е
Конгломерат
Гравелит
Брекчия
Песчаники
Алевролиты
Аргиллиты, глинистые
сланцы
Хемогенные породы образуются при химическом разрушении и растворении
минералов материнских пород и последующим выпадением новых минералов в
осадок из пересыщенных растворов (табл. 5).
Таблица 5
Классификация хемогенных осадочных пород
Название
Галоиды: галит
сильвин
Сульфаты: гипс
ангидрит
Карбонаты: известняк плотный, оолитовый
известковый туф
доломит
Химический состав
NaCl
КCl
CaSO4 ·2H2O
CaSO4
CaCO3
CaCO3
CaMg(CO3)2
Органогенные
образования
представляют
собой
продукты
жизнедеятельности и отмирания живых организмов. Сюда относятся известняки –
продукты отмирания организмов, извлекающих из среды обитания СаСО3, опоки,
имеющие состав SiO2·nH2O и угли, представляющие собой различные
углеродистые соединения. При классификации органогенных и хемогенных пород
29
определяющим является их химический состав (табл. 6).
Таблица 6
Классификация органогенных осадочных пород
Название
Известковые: известняк-ракушечник
известняк битуминозный
мел
Кремнистые: трепел
опока
диатомит
Углеродистые: торф
уголь
нефть
сапропелиты
Химический состав
CaCO3
SiO2·nH2O
Органические соединения
углерода
3.3. Текстуры и структуры осадочных пород
Важнейшим признаком, характеризующим строение осадочных пород,
является их слоистая текстура. Образование слоистости связано с условиями
накопления осадков.
Слои представляют собой более или менее плоские тела, горизонтальные
размеры которых во много раз больше их толщины (мощности), и отделяющиеся
друг от друга поверхностями напластования. Слоистая текстура обусловлена
чередованием слоев нескольких разностей осадочных пород и может быть вызвана
резким изменением размеров обломочных частиц и вещественного состава пород,
либо ориентировкой осадочного материала.
Часто встречается у осадочных пород пористая текстура. По степени
пористости выделяют: микропористые (поры не заметны на глаз), мелкопористые
(можно различить мелкие поры), крупнопористые (размер пор от 0,5-2,5 мм),
кавернозные (крупные поры-каверны на месте выщелоченных частей породы).
Массивные текстуры характерны для однородных зернистых хемогенных и
органогенных пород.
Рыхлую текстуру имеют осадочные несцементированные породы.
Структуры осадочных пород отражают их происхождение.
Для обломочных пород выделяются структуры, в зависимости от величины
обломков (псаммитовая, пелитовая и т.д.) (табл. 4).
Кристаллически-зернистая структура характерна для хемогенных пород
(известняк, доломит, гипс). В зависимости от размера зерен слагающих породу
выделяют: крупнозернистую (преобладают зерна > 0,5 мм), среднезернистую (0,51 мм), мелкозернистую (0,1-0,05 мм), тонкозернистую (0,05-0,01 мм) и
микрозернистую (преобладают зерна < 0,01 мм).
Оолитовая структура представляет собой скопление мелких шаровидных
стяжений различного размера (оолитовые известняки, бокситы).
30
Для органогенных пород, в составе которых более 20-30 % объема породы
занимают остатки организмов, структура породы определяется в зависимости от
степени сохранности и количества этих остатков. Выделяют: биоморфную
структуру – хорошая сохранность остатков скелетных организмов; детритовую
структуру – порода полностью состоит из скелетных обломков, размером > 0,1
мм; биогенно-шламовую структуру – обломки < 0,1 мм.
3.4. Основные разновидности осадочных пород
3.4.1. Терригенные (обломочные) породы
Грубообломочные породы (псефиты) в зависимости от размера и формы
обломков подразделяются:
- глыбы и валуны (валунник) – рыхлая крупнообломочная порода, имеющая
соответственно угловатые и окатанные обломки размером >200 мм в поперечнике,
составляющие более 50 % массы. Может присутствовать песчаный или глинистый
заполнитель, минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и
заполнителя. Нескальный несвязный грунт.
- щебень и галечник – рыхлая крупнообломочная порода. Угловатые и
окатанные обломки размером от 200 до 10 мм в поперечнике составляют более 50
% породы по массе. В промежутках может присутствовать песчаный или
глинистый заполнитель, минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной
породы и заполнителя. Нескальный несвязный грунт.
- дресва и гравий – рыхлая крупнообломочная порода, угловатые и окатанные
обломки размером от 10 до 2 мм в поперечнике составляют более 50 % от массы
породы. В промежутках может присутствовать песчаный или глинистый
заполнитель. Минеральный состав, цвет и свойства зависят от исходной породы и
заполнителя. Нескальный несвязный грунт.
Практическое применение грубообломочные породы находят в дорожном
строительстве, как наполнитель для бетона. Являются достаточно хорошими
основаниями для сооружений.
Брекчия - сцементированная крупнообломочная (щебенистая) порода с
преобладанием угловатых обломков минералов и обломков пород, имеющих
размер более 10 мм в поперечнике, скрепленных между собой природным
цементом.
Структура грубообломочная, текстура беспорядочная, «брекчиевая».
Угловатые обломки пород связаны тонкозернистым цементом (известковым,
кремнистым, гипсовым, глинистым, железистым).
Брекчии являются продуктами физического выветривания горных пород,
накопление и цементация щебня происходит на выходах пород на поверхность
или в непосредственной близости от них. Поэтому брекчии обладают
однообразным составом обломков и цементирующего материала. Применяются
как облицовочный материал. Скальный грунт.
Конгломерат (лат. «конгломерата» – скопляться) - грубообломочная
сцементированная порода, содержащая окатанные обломки с преобладающим
31
размером более 10 мм и более мелкого связующего материала, испытавших
речной перенос или окатанные морским волнением в прибрежных зонах.
Структура грубообломочная, текстура «конгломератовая». Минеральный состав
обломков зависит от состава исходной породы, как правило, это обломки прочных
магматических, метаморфических или осадочных пород.
При описании осадочных пород очень важно определить тип цемента. Самым
прочным является кремнистый и железистый цемент. Меньшей прочностью
обладают известковый, гипсовый цементы, минимально связывает минерал
глинистый цемент. Тип природного цемента можно определить по следующим
признакам:
Глинистый цемент – если подышать на породу, издает землистый запах,
сравнительно легко размокает в воде.
Известковый цемент – вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты.
Гипсовый цемент – царапается ногтем.
Железистый цемент – чаще темно-бурого или темно-серого цвета.
Кремнистый цемент – очень крепкий, как бы сплавляет материал, царапает
стекло.
Битумы – придают породе черную или темно-бурую окраску.
По составу различают кварцевые, железистые, известковые, кремниевые и
полимиктовые конгломераты, где гальки имеют разнообразный состав.
Применяются как строительный материал. Скальный грунт.
Сцементированные грубообломочные породы при наличии прочного цемента
являются хорошими основаниями.
Гравелит – аналогичен конгломерату. Преобладают (более 50 %) окатанные
обломки размером более 2 мм.
Песчаные породы (псаммиты) – от греч. «псаммитес» – песчаный.
Песок – мелкообломочная порода (более 50 % массы обломки размером
мельче 2 мм). По зерновому составу и размеру зерен выделяют гравелистые,
крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые разновидности. По
относительной величине зерен – однородные и неоднородные пески. По
минеральному составу – наиболее распространены кварцевые (до 95 % кварца)
пески, аркозовые (кварц и полевой шпат), глауконитовые (кварц 20-40 %,
глауконит 60-80 %), железистые, полиминеральные. Цвет зависит от
минерального состава – желтый, зеленый, бурый, оранжевый, иногда черный. По
коэффициенту пористости пески подразделяются на рыхлые, средней плотности и
плотные. Нескальный, несвязный грунт.
Строительные свойства песков ухудшаются с уменьшением крупности зерен,
особенно обводненных. Мелкие и пылеватые пески имеют тенденцию к
образованию плывунов.
Песчаник – сцементированный песок. Цементирующими веществами могут
быть кальцит, гипс, глина, кварц, халцедон, опал, водные оксиды железа, битумы.
На ощупь грубый. Минеральный и зерновой состав аналогичен пескам. По
относительной величине зерен различают равномерно- и разнозернистые
песчаники, по размеру преобладающих частиц – грубо-, крупно-, средне- и
мелкозернистые разности. Структуры песчаников различают в зависимости от
32
размера зерен от крупно- до тонкозернистой, текстуры – пористые, массивные,
слоистые. Скальные грунты различной прочности.
Среди песчаников наиболее прочными считаются мелкозернистые, как более
компактные, более однородные. Здесь наиболее важен состав цемента. Примеси
пирита, лимонита, глинистых и углистых прослоек ухудшают строительные
свойства песчаников.
Пески и песчаники имеют широкое применение для получения кирпича,
бетона, в дорожном строительстве. Кварцевые пески и песчаники служат сырьем
для производства стекла, в литейном и керамическом производстве.
Пылеватые породы (алевриты).
Лесс – светло-желтая или палево-желтая легкая однородная порода, имеющая
вертикальные макропоры, обычно слабосцементированная. Лесс содержит более
50 % пылеватых и до 30 % глинистых частиц. Минеральный состав: кварц,
полевой шпат с примесью глинистых частиц и карбонатов. Под действием
соляной кислоты лесс «вскипает». В сухом состоянии пальцами растирается в
мучнистый порошок, при увлажнении дает малопластичную массу, легко
размывается водой. Имеет пористую текстуру (поры хорошо различимые
взглядом), алевритовую структуру.
Нескальный просадочный грунт. В сухом состоянии прочен, в откосах
удерживает вертикальные стенки. При увлажнении уменьшается в объеме и дает
просадку без внешних нагрузок - от собственного веса на 1-7 см на 1 м толщи.
Алевролит – сцементированная порода различной окраски, алевритовой
структуры, текстура – часто тонкослоистая с горизонтальной и косой
слоистостью. Окраска породы определяется преимущественно окраской
цементирующего
материала
(глинистыми
минералами).
Характерной
особенностью алевролитов является шероховатость пород в изломе. Скальный
грунт.
В строительстве алевролиты как камень почти не применяются из-за
недостаточной крепости, но как основания – надежны.
Глинистые породы (пелиты) – от греч. «пелос» – ил.
К глинистым породам относятся супесь, суглинок и глина. Суглинки и супеси
служат как бы переходными породами к алевритам и пескам. У супесей глинистых
частиц содержится от 3 до 10 %, у суглинка – от 10 до 30 %.
К
глинистым
породам
относятся
илы,
имеющие
глинистый
гранулометрический состав, но обладающие большой пористостью и влажностью,
сильно сжимаемы. Ил представляет собой начальную стадию формирования
глины из осадка.
Глины – породы, у которых содержание глинистых частиц превышает 30 %.
В сухом состоянии являются или землистыми, рыхлыми, легко растирающимися в
порошок, или плотными крепкими агрегатами с землистым или раковистым
изломом, имеющими микропористую текстуру. Окраска глин зависит от состава
глинистых минералов, входящих в породу, а также от примесей. Каолинитовые
глины или каолины имеют белый или светло- серый цвет, и жирны на ощупь.
Монтмориллонитовые глины – светло-серого цвета с желтоватым или
зеленоватым оттенком; гидрослюдистые – от белой до зеленой или пестрой
33
окраски.
При насыщении водой глины резко меняют свои механические свойства. Они
становятся текучими, теряют свою несущую способность. При определенной
влажности проявляют пластичность и липкость, набухают при увлажнении и дают
усадку при высыхании. Поэтому при проектировании сооружений на глинах очень
важно знать их генезис, влажность, пластичность, пористость, прочностные и
деформационные свойства. Нескальные связные грунты.
Пластичные глины – сырье для производства грубой керамики (кирпичей и
пр.).
Чистые каолиновые глины – основное сырье для изготовления технических
(изоляторы) и бытовых (посуда) марок фарфора.
Жирные глины (бедные кварцем, с хорошей способностью к набуханию)
используются для гидроизоляции прудов, дамб, водохранилищ.
По степени уплотнения глины образуют ряд: глины – уплотненные глины –
аргиллиты – сланцевые аргиллиты – глинистые сланцы.
Аргиллиты – уплотненные в процессе диагенеза глины. Обладают
землистым или раковистым изломом. Цвет может быть различным от бордового
до темно-серого. Минеральный состав – преимущественно гидрослюдистые
породы с примесью кварца, полевых шпатов и слюд. В воде не размокают,
являются хорошими основаниями. Скальный грунт.
Глинистые сланцы представляют собой очень плотные, твердые глины, не
размокающие в воде, имеют слоистую текстуру, обусловленную постепенным, но
прерывистым наслоением частиц при оседании из водного бассейна. Одним из
диагностических признаков можно считать своеобразный глинистый запах (запах
печки) при увлажнении. Скальный грунт.
3.4.2. Хемогенные породы
Карбонаты
Известняки – наиболее распространенные карбонатные породы, состоящие
из кальцита СаСО3. Текстура обычно массивная или слоистая, структура
мелкозернистая, иногда рыхлая пористая, туфовая. Цвет их обычно светлый –
белый, светло-желтый, светло-серый, а от примеси гумусовых (органогенных
соединений) – черный цвет и своеобразный запах (битуминозные известняки).
Наиболее типичный признак всех известняков – интенсивная реакция с соляной
кислотой. Растворимы в воде. Скальный грунт.
Плотные известняки обладают массивной, иногда слоистой текстурой,
скрытокристаллической структурой, твердость не превышает 3, раковистый
излом.
Оолитовые известняки (икряный камень) – состоят из мелких шаровидных
стяжений кальцита. Текстура массивная, структура оолитовая.
Известковый туф – пористая, ноздреватая порода от светло-серого до
желто-серого цвета. Образуется в результате отложения кальцита в местах выхода
подземных известково-карбонатных вод на поверхность. Плотную разновидность
34
называют травертин.
Доломит – осадочная порода состоящая из минерала доломита СаМg(СО3)2.
Внешне похож на известняк, но с соляной кислотой реагирует только в порошке.
Структура мелко- и тонкозернистая, текстура массивная, реже слоистая. Цвет
белый, серый до черного, красноватый. Доломиты менее чем известняки
подвержены растворению, имеют твердость 4, поэтому менее подвержены
выветриванию и выщелачиванию. Скальный грунт.
Карбонатные породы используются для производства цемента, в виде флюса
в металлургии, для известкования кислых почв.
Сульфаты
Гипс – мономинеральная порода, состоит из минерала гипса СаSO4·2Н2О.
Структура мелко- и среднезернистая, а также встречается в волокнистых и
пластинчатых разностях, текстура массивная, реже слоистая. Имеет твердость 2,
царапается ногтем. Окраска породы светлая: белая, кремовая, серая, иногда от
примесей окислов железа – бурая. Скальный грунт.
Ангидрит состоит из минерала ангидрита СаSO4 и во многом сходен с
гипсом. Имеет также светлый, голубовато-серый, серый и белый цвет. Легко
отличается от гипса по твердости (не чертится ногтем). Структура ангидрита
средне- и мелко-зернистая, текстура массивная и слоистая.
Гипсы и ангидриты используются в строительстве для приготовления
вяжущих материалов, для производства серной кислоты, в медицине.
Гипсы и ангидриты легко растворяются и выщелачиваются подземными
водами, образуя полости. Ангидрит при соприкосновении с водой легко
гидратируется и переходит в гипс со значительным увеличением объема, что
приводит к деформациям не только соседних толщ пород, но может вызвать
деформацию оснований сооружений. В районах распространения этих пород
возможны проявления процессов суффозии и карста, поэтому при проектировании
зданий и сооружений необходимо тщательное гидрогеологическое обследование
участка.
Галоиды
Каменная соль. Главная составная часть ее – галит (NaС1). Окраска породы
светло-серая, белая, но иногда может быть красной, черной или синей. Структура
породы кристаллическизернистая, текстура массивная или слоистая. Характерный
диагностиче-ский признак – соленый вкус, хорошо растворяется в воде.
Каменная соль используется в пищевой промышленности для сохранения
скоропортящихся продуктов и как приправа к пище. Взрослый человек в течении
года потребляет около 5 кг соли.
Калийная соль (сильвинит) состоит из минерала сильвина (КС1), обычно
с существенной примесью карналлита (КС1, MgCl2·6H2O) и галита. По
характеру окраски выделяются красные и пёстрые сильвиниты. Текстура их
слоистая, массивная, структура мелко- и среднезернистая. Вкус горький или
35
жгуче-соленый. Калийные соли применяется для удобрения почвы, и в
химической промышленности. Сильная растворимость в воде играет
отрицательную роль в случаях, когда галоидные породы встречаются в виде
линз или прослоев в породах основания. Это существенно снижает его
инженерно-геологические характеристики.
3.4.3. Органогенные породы
Карбонатные породы
Известняк органогенный (известняк-ракушечник) представляет обломки
или целые раковины моллюсков, кораллов брахиопод. Остатки хорошо видны
невооруженным глазом. Органогенные известняки также как и хемогенные
реагируют с соляной кислотой, но отличаются большей пористостью. Структура
биоморфная, биогенно-шламовая, текстура массивная пористая. Скальный грунт.
Мел - специфическая карбонатная порода, состоящая из кальцита СаСО3,
иногда с примесями песка и глины. Окраска породы белая, иногда с сероватым
или буроватым оттенком. Мел непрочен, легко поддается обработке ножом,
стеклом, пачкает руки, пишет, высоко порист (до 40-50 %). Порода интенсивно
«вскипает» при взаимодействии с 10 % соляной кислотой. Основная составная
часть породы – органические остатки (раковинки фораминифер, остатки
известковых водорослей). Структура мела пелитоморфная. Скальный грунт.
Применяется как строительный материал, для производства цемента.
Битуминозный известняк – порода черного цвета, из-за содержания битума
такие породы называют асфальтовыми. Текстура массивная или пористая,
структура скрытокристаллическая. Скальный грунт.
Мергели – породы смешанного состава, состоящие из кальцита и на 25 - 50%
из глинистых частиц. Мергели образуются в морских бассейнах, лагунах и
пресноводных озерах при одновременном поступлении глинистого и
карбонатного материала. По внешнему виду это плотная или землистая,
однородная порода белого, серого, желтоватого цвета. Вскипает при
взаимодействии с соляной кислотой, оставляя желтые пятна за счет концентрации
на месте реакции глинистых частиц.
Скальный грунт. Мергели широко
применяются в цементной промышленности. За счет содержания глинистых
частиц, способны набухать при замачивании, что является неблагоприятным
фактором при строительстве.
Кремнистые породы
Диатомиты состоят в основном из диатомей (кремневых водорослей). Это
белые до желтоватых, мягкие, очень легкие пористые породы, растираются
пальцами в тончайшую пудру, внешне очень похожие на мел, но в отличие от него
не реагируют с соляной кислотой, прилипают к влажному пальцу.
Опоки – продукт изменения диатомитов и трепелов. Легкие, твёрдые, сильно
36
пористые (прилипает к влажному пальцу) породы белого, серого до чёрного цвета,
при ударе колется со звенящим звуком на мелкие остроугольные обломки,
обладающие раковистым изломом. Нет реакции с соляной кислотой. Состоят из
мельчайших округлых стяжений (глобулей) опала. Окраска пород в целом более
тёмная, чем у трепелов – от серой до темно-серой и черной.
Трепелы - породы, состоящие из мельчайших зернышек опала, скрепленных
опаловым цементом. Трепел может быть рыхлым, компактным, плотным и
пористым. Цвет от белого, сероватого до желтовато-серого. Трепел трудно
отличить от диатомита. Но чаще трепел имеет более темный цвет, чуть больший
удельный вес. Как и диатомит, легко растирается между пальцами, за счет
высокой пористости липнет к влажному пальцу.
Кремнистые породы применяются как теплоизоляционные, строительные и
фильтрационные материалы, как наполнители, катализаторы, адсорбенты.
Углеродистые соединения
Каустобиолиты образуются из остатков растительных или животных
организмов, преобразованных под влиянием различных геологических факторов И
способных гореть на воздухе.
Образование углей их упрочение и метаморфизм (углефикация) происходит
миллионы лет, на протяжении которых растения без доступа воздуха
превращаются в углерод и углеводороды. Сначала возникает торф (биохимическая
углефикация), по мере перекрытия его глинистыми и песчаными породами –
бурый уголь. Под действием сильного давления и температуры из бурых углей
образуются каменные угли и антрацит, при более высокой температуре и давлении
как конечный продукт – графит.
Торф представляет собой скопление относительно малоизмененных остатков
растительных тканей, образующихся в условиях болот. Это более или менее
рыхлая бурая или черная гумусовая масса, содержащая в больших или меньших
количествах видимые остатки растительности (листья, стебли, корни, древесину,
мох). Высушенный торф обычно рыхлый, легкий.
Торф обладает очень большой влажностью, значительной пористостью и, как
следствие этого сильной сжимаемостью. При оценке площади строительства
сооружения следует опасаться наличия линз и прослоев торфа в толщах
минеральных грунтов, что может привести к повышенной сжимаемости всего
основания и неравномерным деформациям.
Каменный уголь состоит на 70-95 % из углерода с механическими примесями
глинистых минералов, полевых шпатов и др. В зависимости от содержания
углерода, плотности и других свойств, уголь делится на бурый (самый бедный
углеродом), каменный уголь и антрацит.
Бурый и каменный уголь – породы от светло-коричневого до черного цвета,
пачкают руки, оставляют на шероховатой фарфоровой пластинке коричневую
черту. Текстура массивная, слоистая.
Антрацит (греч. «антракс» – жаркий уголь) – содержит 95 % углерода,
имеет серовато-черный цвет, полуметаллический блеск. Не пачкает руки, черта –
37
черная.
Каустобиолиты широко используются как промышленное топливо, а также в
качестве сырья для химической промышленности.
3.5. Методика выполнения лабораторной работы
Самостоятельно определить название и генезис двух образцов.
Осадочная порода определяется в следующей последовательности:
- определить структуру и текстуру породы;
- определить генетическую группу породы (терригенная, хемогенная или
биогенная);
- по размеру, форме и сложению обломков определяется название
терригенной осадочной породы, табл. 4;
- определение хемогенных и биогенных осадков проводится с применением
соляной кислоты, точным установлением структуры и твердости;
- сверить результат определения породы с описанием разновидностей
осадочных горных пород в разделе 3.4;
- проверить правильность результата у преподавателя.
38
4. Лабораторная работа
ДИАГНОСТИКА МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
ПО ОБРАЗЦАМ
Основная цель работы – знакомство с основными разновидностями
метаморфических пород, факторами их образования, различными типами
метаморфизма, а также структурно-текстурными особенностями и минеральным
составом пород.
Оборудование: лотки с метаморфическими породами, керамические
пластинки, кусочки стекла, магниты, 10 %-ный раствор соляной кислоты, лупы.
4.1. Общие сведения
Метаморфизм – процесс преобразования любых исходных пород под
воздействием изменившихся физико-химических условий среды путем
перекристаллизации породы без существенного расплавления. Название термина
происходит от греческого «метаморфосис» – преобразование.
Факторами метаморфизма или причинами преобразования пород являются
давление, температура, а также растворы и газы (флюиды), проникающие в толщи
исходных пород.
Давление. При метаморфических преобразованиях давление может быть
обусловлено несколькими причинами:
- литостатическое давление – нагрузка вышележащих толщ;
- давление движущейся магмы и давление гидротермальных растворов;
- давление тектонического движения.
Основным фактором среди них следует считать тектоническое (стрессовое)
давление, которое может достигать десятки тысяч атмосфер, и воздействовать на
огромные территории. Проявление литостатического и магматического давления
на этом фоне может оказаться незаметным и обычно влияет на характер
минеральных преобразований лишь на локальных участках.
Температура. На метаморфические преобразования могут повлиять
следующие температурные изменения:
- геотермический градиент, составляющий ≈ 30 0С/км;
- прогрев пород очагом внедрившейся и постепенно остывающей магмы;
- выделение тепла за счет тектонических подвижек, которые сопровождаются
глубинными тепловыми потоками.
Гидротермальные растворы и флюиды насыщены парами воды и
углекислоты и более редкими соединениями водорода, хлора, фтора и способны
привносить или выносить различные химические компоненты. Они влияют на
характер минералообразования, создавая специфическую окислительно-восстановительную среду, а также кислую или щелочную среды.
Различают
два
4.2. Типы метаморфизма
основных вида преобразования
39
пород:
локальный
метаморфизм, который объединяет контактовый и дислокационный типы
метаморфизма, развивающиеся на ограниченных пространствах; региональный
метаморфизм, проявления которого охватывают большие регионы.
В зависимости от сочетания термодинамических (Р, Т) параметров
выделяются те или иные типы метаморфизма. При термальном типе
метаморфизма порода преобразуется под преимущественным воздействием
температуры, а при динамическом - основным фактором выступает давление.
Когда проявляются оба фактора одновременно, говорят о динамометаморфизме.
Каждый из этих типов обладает своими специфическими геологическими
условиями проявления (рис. 5).
Типы метаморфизма
Региональный прогрессивный метаморфизм
Р
дислокационный
IV
III
расплав
II
I
диагенез
контактовый метаморфизм
400
800
Фации регионального метаморфизма:
I – зеленосланцевая;
II – эпидот-амфиболитовая;
1200
Т0С
Ш – амфиболитовая;
IV – гранулитовая.
Рис. 5.
Контактовый метаморфизм. При внедрении в земную кору магма входит в
контакт с вмещающими породами, которые вследствие этого подвергаются
воздействию высокой температуры расплава и магматических газов, при этом
изменения вокруг магматического очага (контактный ореол) имеет лишь
ограниченное распространение (до нескольких километров).
В случае, когда на вмещающие породы кроме температурного воздействия
магмы влияют химически агрессивные, отделяющиеся от магмы во флюидном
состоянии летучие компоненты, происходит возникновение пород, совершенно
новых по химическому и минералогическому составу. Эти процессы называются
метасоматозом (в переводе с греческого «замещение», «вытеснение»).
Динамический метаморфизм, который чаще называют дислокационным,
протекает в относительно «холодных»
условиях, когда проявляются
тектонические движения по разрывным нарушениям (разломам). При этом
происходит дробление пород, их истирание.
Контактовый и дислокационный типы метаморфизма развиваются в
ограниченных пространствах и объединяются названием локальный (рис. 6).
40
Дислокационный
Контактовый
Р2 = 2-10 кбар
Т10С = 3500
Т20С = 12000
Р1 = 0,5-1 кбар
Рис. 6. Локальный метаморфизм
Региональный метаморфизм. Движения в земной коре, захватывающие
большие пространства, как это происходит при горообразовательных процессах,
совместно с давлением вышележащих толщ пород и возрастающей с увеличением
глубины погружения температурой обуславливают регионально-метаморфические
преобразования пород. В зависимости от давления и температуры наблюдаются
изменения более слабой или более сильной степени, которые отличаются
характерными минеральными новообразованиями и называются метаморфическими
фациями.
Название фации определяется по типичным для нее минералам. По мере
возрастания Р-Т условий регионального метаморфизма выделяют:
- зеленосланцевую фацию;
- эпидот-амфиболитовую фацию;
- амфиболитовую фацию;
- гранулитовую фацию.
На первой стадии, осадки, богатые водой подвергаются прогрессирующему
обезвоживанию. Под влиянием направленного давления образуются листоватые
минералы группы слюд, талька, хлоритов, расположенные параллельно. Так
возникают филлиты, тальковые и хлоритовые сланцы, отличающиеся
тонкоплитчатой отдельностью.
С повышением давления различные химические элементы реагируют между
собой и образуют новые минералы, занимающие меньший объем, чем исходные
виды (гранат, дистен). Такие новообразования характерны для более высокой
степени метаморфизма – эпидот-амфиболитовой фрации.
При последующем повышении давления и температуры условия образования
приближаются к условиям образования магматических пород. В результате этого
минеральный состав и структура метаморфических пород все более сближаются с
составом и структурой магматических пород. Из первоначального глинистого
сланца при интенсивном метаморфизме появляется гранитоподобный гнейс.
41
В
области
термодинамических
условий
гранулитовой
(иногда
амфиболитовой) фации в породе может отмечаться частичное плавление, такое
преобразование называют ультраметаморфизмом. Это переходная зона от
метаморфизма
к
магматизму.
Ультраметаморфизм
выделяют
как
самостоятельный вид регионального метаморфизма.
4.3. Особенности минерального состава
Механизм перекристаллизации пород, протекающий в твердом виде,
представляет собой сложный процесс замещения одних минералов (неустойчивых
при новых Р-Т условиях) другими, более устойчивыми. При этом важную роль
играют межпоровые флюиды как катализаторы реакций замещения.
Кроме минералов, входящих в состав магматических пород, выделяется
группа минералов, характерных преимущественно для метаморфических пород.
Тальк – низкотемпературный чешуйчатый минерал, возникающий при
гидротермальной проработке магнезиальных пород.
Хлорит – низкотемпературный чешуйчатый минерал часто с зеленоватым
оттенком. Образуется при гидротермальной проработке основных пород.
Серпентин – возникает как продукт гидротермальной проработки
ультраосновных пород. Не обладает четко выраженной формой (иногда образует
волокнистые агрегаты у хризотил-асбеста), серого с зеленоватыми оттенками
цвета.
Серицит – низкотемпературный минерал, мелкочешуйчатая разновидность
слюды – мусковита. Присутствие серицита обусловливает шелковистый блеск
породы.
Эпидот – образует кристаллы призматические, лучистые или зернистые
агрегаты. Цвет светло-зеленый. Блеск сильный стеклянный.
Гранат – кристаллы, реже зернистые агрегаты. Цвет от коричневого до
красного. Визуально легко узнается по характерному облику кристаллов в виде
ромбододекаэдра и цвету.
Актинолит – низкотемпературная разновидность роговой обманки.
Образует волосовидные, тонколучистые неориентированные агрегаты. Цвет
светло-зелёный.
Турмалин – образует призматические кристаллы, реже зернистые агрегаты.
Цвет зеленый, красный, бурый до черного, часто полихромный. Характерное
поперечное сечение, вертикальная штриховка, отсутствие спайности. Нередки
радиально-лучистые сростки, называемые «турмалиновым солнцем».
4.4. Текстуры и структуры метаморфических пород
Сланцеватые текстуры с параллельным или субпараллельным
расположением вытянутых, уплощённых или чешуйчатых минералов характерны,
как правило, для низкотемпературных продуктов регионального метаморфизма.
Сланцеватые текстуры могут усложняться мелкой складчатостью, и тогда такая
42
текстура называется плойчатой.
С повышением температуры, в условиях амфиболитовой фации, текстура со
слабо выраженной ориентировкой минералов называется гнейсовой (по названию
главного и типичного представителя пород амфиболитовой фации – гнейса).
Полосчатая текстура образуется в результате метаморфических процессов
высокотемпературных фаций, сопровождающихся расслоением первично
однородной массы на слои контрастного минерального состава (образуются слои
тёмноокрашенные – с амфиболом и слюдой и светлоокрашенные – с кварцем и
полевыми шпатами).
Для скарнов, роговиков, березитов, лиственитов, мраморов, образующихся
при контактовом метаморфизме без проявления тектонического (стрессового)
давления, наиболее часто отмечается массивная текстура, хотя может
встречаться пористая, ноздреватая, пятнистая и другие.
Структуры продуктов регионального метаморфизма, в зависимости от
формы слагающих их минералов, могут называться: лепидобластовая (лат.
«лепидос» – чешуйка, «бластос» – росток), гранобластовая («гранос» – зерно),
нематобластовая («нематос» – нить, игла).
Гранобластовая структура чаще отмечается для пород амфиболитовой и
гранулитовой фаций метаморфизма при наличии зерен изометричной формы –
кварца, полевых шпатов, гранатов, карбонатов и др.
Лепидобластовая структура характерна обычно для зеленосланцевой фации
при обилии чешуйчатых, листоватых минералов – серицита, мусковита, биотита,
хлорита, талька, серпентина.
Нематобластовая в чистом виде встречается редко (амфиболиты,
актинолитовые сланцы) и отличается наличием минералов игольчатой,
длиннопризматической формы (эпидот, роговая обманка, актинолит, турмалин).
В природе чаще встречаются комбинированные структуры, когда в наличии
имеется
несколько
минералов
разной
формы,
например,
лепидонематогранобластовая структура. В этом случае название структуры
формируется по определенному правилу. В начале такого наименования ставится
структура, определяющая форму наименее распространённого минерала; в конце –
наиболее распространенного.
Порфиробластовая структура отмечается, когда в породе наблюдаются
разнозернистые агрегаты, один из новообразованных минералов резко выделяется
по размеру среди остальных.
4.5. Основные разновидности метаморфических пород
4.5.1. Продукты регионального метаморфизма
Фация зеленых сланцев
Филлит. Исходной породой филлитов являются аргиллиты (глинистые
сланцы). Глинистые минералы в результате метаморфизма преобразовываются в
кварц, серицит, иногда хлорит, альбит (полевой шпат), часто с примесью графита.
43
Тонкозернистая, плотная порода темного, почти черного цвета с четко
выраженной сланцеватостью. На плоскостях сланцеватости филлиты обладают
шелковистым блеском, обусловленным присутствием серицита. Текстура
сланцеватая; структура гранолепидобластовая. Применяют в виде кровельного
материала.
Кварц-серицитовый сланец. Образуется либо по аргиллитам (глинистым
сланцам), либо по аркозовым песчаникам, или кислым магматическим породам.
Основными минералами являются кварц, серицит, альбит (полевой шпат). В
зависимости от исходного состава пород могут присутствовать хлорит, эпидот или
карбонаты. Цвет породы светло-серый, иногда с зеленоватым оттенком (за счет
хлорита и эпидота); на плоскостях спайности шелковистый блеск, обусловленный
присутствием серицита. Текстура сланцеватая, иногда плойчатая; структура
гранолепидобластовая.
Хлоритовый сланец. Это сланцеватые зеленые породы, цветом своим
обязанные обилию одного или более зелёных минералов (хлорита, эпидота и
актинолита), из других минералов практически всегда отмечается альбит (полевой
шпат) и кварц. Структура породы гранолепидобластовая. Имеет низкие физикомеханические показатели и как строительный минерал не применяется.
Тальковый
сланец
образуется
за
счёт
низкотемпературного
гидротермального метаморфизма ультраосновных магматических пород
(перидотитов и серпентинитов). Основным минералом является тальк (не менее 75
%, обычно
90 %), может присутствовать хлорит, актинолит, серпентин,
карбонаты. Жирный на ощупь, светло-зеленого цвета с низкой твердостью,
царапается ногтем. Текстура сланцеватая, структура лепидобластовая.
Применяется в парфюмерии и как огнеупор.
Эпидот-амфиболитовая фация
Слюдяной
(кристаллический)
сланец.
Исходными
породами
кристаллических сланцев могут быть осадочные (аргиллиты и песчаники) и
кислые магматические породы. Основными минералами этих сланцев являются
биотит, мусковит, кварц, полевые шпаты. Причем, в сланцах преобладают слюды
(биотит и мусковит), поэтому для них характерна грубая рассланцеватость.
Помимо этих минералов в кристаллических сланцах, как правило, присутствуют
порфиробласты граната, турмалина, ставролита и других минералов. Текстура
сланцеватая; структура порфиробластовая, лепидогранобластовая. Применения
практически не имеют. При проектировании необходимо учитывать направление
сланцеватости в массиве, т.к. сланцеватость способствует соскальзыванию и
оползанию их как в природных склонах, так и на откосах искусственных выемок.
Амфиболитовая фация
Амфиболит. Образовался из основных магматических пород. Состоит
преимущественно из роговой обманки и плагиоклаза. Могут присутствовать в
небольших количествах гранат, биотит и кварц. Текстура визуально массивная, но
44
под микроскопом заметна ориентировка призм роговой обманки. Нередко
наблюдается полосчатая «гнейсовая» текстура. Цвет от темно-серого и темнозеленого, до черного. Структура нематогранобластовая или гранонематобластовая.
Не имеет большого распространения и применяется как строительный камень.
Гнейс – исходными породами являются осадочные и кислые породы. Плотная
кристаллическая порода. Главные минералы гнейсов: кварц, полевые шпаты,
слюды (биотит, мусковит) и роговая обманка. Может присутствовать гранат и пр.
Наиболее характерным отличием гнейсов от кристаллических сланцев является
гнейсовая (полосчатая) текстура – чередование светлых кварц-полевошпатовых и
темных биотитово-роговообманковых прослоев, реже очковая. Структура
лепидогранобластовая.
Мрамор – карбонатная порода, образующаяся при метаморфизме известняков
и доломитов и сложенная преимущественно кальцитом.. При увеличении
температуры возрастает крупность минеральных зёрен. Чистые разности
мраморов имеют белый цвет, различные минеральные примеси окрашивают их в
розовые (гематит), жёлтые (лимонит), серые (органическое вещество), зелёные
(хлорит, эпидот) оттенки. Текстура массивная, реже полосчатая; структура от
тонко- до крупнозернистой. Характерна бурная реакция с 10 % раствором соляной
кислоты, легко царапается ножом.
Применяется как облицовочный камень, при производстве извести, белый
мрамор – для изготовления скульптур.
Кварцит – горная порода, состоящая существенно из кварца. Образуется при
метаморфизме кварцевых песчаников. Цвет чистых кварцитов белый,
в
зависимости от примесей с розовым, черным, жёлтым, зеленым оттенками.
Текстура массивная; структура мелко- и тонкозернистая, иногда зерна не
различимы (сливной кварцит).
Внешне кварцит очень похож на мрамор, но отличается от него следующими
свойствами: твердостью (кварцит царапает стекло), не реагирует с соляной
кислотой.
Применяют как облицовочный камень, для изготовления жерновов, чистые
кварциты – для изготовления кварцевого стекла.
Джеспилит (железистый кварцит) – кварцит с большим содержанием
магнетита и гематита. Окраска серая, красноватая. Текстура массивная, структура
гранобластовая. При содержании железа более 45 % является железной рудой.
4.5.2. Продукты дислокационного метаморфизма
При дислокационном метаморфизме основным фактором является
одностороннее (стрессовое) давление, которое возникает при тектонических
подвижках (взбросах, сдвигах, надвигах и т.д.).
Тектонические брекчии – сильно раздробленные породы, состоящие из
угловатых обломков различных размеров, сцементированных тем же, но более
мелкораздробленным материалом. Разновидностью тектонической брекчии может
считаться яшма – кремнистая пестроокрашенная порода.
45
4.5.3. Продукты контактового метаморфизма и метасоматизма.
Роговик – образуется на контакте разогретой силикатной магмы с близкими
ей по химическому составу вмещающими породами. Плотная порода с
раковистым изломом. Текстура массивная, структура гранобластовая
(роговиковая). Цвет белый, разные оттенки серого, черный. Прочность
исключительно высокая.
Скарн – контактово-метасоматическая порода, образующаяся на контакте
карбонатных и кислых магматических пород. Текстура массивная, беспорядочная,
пятнистая; структура гранобластовая. Характерным признаком является резкое
изменение размеров зерен, обязательность граната и кальцита, частое наличие
рудных минералов.
Серпентиниты – гидротермально измененные ультраосновные породы
(дуниты, перидотиты). Окрашены в различные оттенки зеленого цвета, часто
имеют пятнистую окраску, за что получили второе название змеевик. Обладают
занозистым изломом, часто прорезаны многочисленными жилками асбеста.
Текстура массивная, структура лепидогранобластовая.
Красивые разновидности – декоративный камень, иногда применяют как
щебень.
Листвениты – конечный продукт единого процесса гидротермального
преобразования ультраосновных пород. Кварц-карбонатная порода имеет зеленый
цвет за счет примеси фуксита – зеленой хромовой слюды. Характерна также
примесь золотоносного пирита, поэтому листвениты используются как поисковый
признак на золото. Текстура массивная, структура гранолепидобластовая.
Применяется как поделочный камень.
Березиты – гидротермально измененные кислые магматические породы, в
которых полевые шпаты под воздействием гидротермальных воздействий были
замещены серицитом. Состоят из кварца и серицита часто с постоянной примесью
золотоносного пирита.
Цвет серый, текстура массивная, структура гранолепидобластовая.
Используется как строительный камень.
1.6. Методика выполнения лабораторной работы
Самостоятельно определить название породы и тип метаморфизма двух
образцов.
При диагностике метаморфических пород следует придерживаться
следующей схемы:
- определяется текстура – важнейший диагностический признак для
метаморфических пород (сланцеватая, гнейсовая, массивная, волокнистая,
плойчатая, полосчатая);
устанавливается
структура
(гранобластовая,
лепидобластовая,
нематобластовая, порфиробластовая);
- определяется минеральный состав (тальк, хлорит, серпентинит, серицит,
гранат, актинолит, ставролит);
46
- определяется название породы;
- устанавливается тип метаморфизма;
- сопоставляется с описанием разновидностей метаморфических горных
пород в разделе 4.5;
- проверяется правильность определения у преподавателя.
47
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Архангельский А.Л. Минералы и горные породы / А.Л. Архангельский, Б.В.
Баранов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 85 с.
2. Ананьев В.П. Инженерная геология / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. М.:
Высшая школа, 2002. 501 с.
3. Баранов Б.В. Определитель горных пород / Б.В. Баранов. Екатеринбург:
ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 30 с.
4. Вертушков Г.Н. Таблицы для определения минералов по физическим и
химическим свойствам / Г.Н. Вертушков, В.Н. Авдонин. М.: Недра, 1992. 494 с.
5. Заварицкий А.Н. Изверженные горные породы / А.Н. Заварицкий. М.:
Наука, 1956. 479 с.
6. Логинов В.Н. Кристаллография и минералогия / В.Н. Логинов, О.И.
Корженко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 46 с.
7. Паняк С.Г. Учебное пособие к лабораторным работам по разделу «Общая
геология» / С.Г. Паняк. Екатеринбург: УГГГА, 1998. 16 с.
8. Огородников В.Н. Методические указания к лабораторным работам по
курсу «Геология» / В.Н. Огородников, А.Б. Макаров. Екатеринбург: УГГГА, 1997.
28 с.
9. Петрографический кодекс : Магматические и метаморфические
образования. С-Пет.: ВСЕГЕИ, 1995. С. 14-44.
10. Юбельт Р. Определитель горных пород / Р. Юбельт, П. Шрайтер, пер. с
нем. Л.Г. Фельдмана. М.: Мир, 1977. 236 с.
11. ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация. М.: Стройиздат, 1995.
48