Menu

Петрографічні особливості будови гірських порід

Властивості порід залежать в першу чергу від їх складу. Раніше відзначалося, що гірські породи складаються з мінералів. Відомо близько 3000 різних мінералів. Однак до складу гірських порід входить дещо більше двадцяти так званих породоутворюючих мінералів, які в земній корі є найбільш розповсюдженими.

Можна виділити кілька найважливіших груп породоутворюючих мінералів, які суттєво, при чому по-різному впливають на механічні властивості порід:

а) кварцові мінерали – кварц, кремінь, халцедон та ін.;

б) силікатні мінерали – польовий шпат, амфібол, піроксен, слюда,

в) карбонатні і глинисті гідрофільні мінерали – кальцит, доломіт, каолініт, палигорскіт та ін.;

г) легкорозчинні мінерали – гіпс, галіт, сильвін та ін.

За мінералогічним складом розрізняють мономінеральні і полімінеральні гірські породи. Більшість порід – полімінеральні. Прикладами мономінеральних порід є пісковики, вапняки, мармури, гіпси.

Найміцнішими і найбільш пружними є кварцові породи з кременистою цементацією (кременисті пісковики, кварцити). Досить міцними є силікатні породи. Однак, із збільшенням вмісту слюдистих мінералів показники міцності зменшуються. При наявності в породі глинистих і легкорозчинних мінералів міцність і пружність різко зменшуються.

Властивості гірських порід залежать не тільки від складу, а й від їх будови. Під будовою порід розуміють розміри, взаємне розташування і спосіб зчеплення (зростання) мінеральних частин, з яких вони складаються. Слід відзначити, що мінеральні зерна, з яких складаються породи мають неправильну форму через стіснені умови їх зростання. Такі мінеральні частини називають кристалітами на відміну від кристалів, форма яких правильна. Найважливішими ознаками будови порід є їх структура і текстура.

Структураце ступінь кристалізації порід (їх кристалічна чи аморфна будова), розміри, форма мінеральних частин, з яки х складається порода, і характер зв’язків між ними.

За ступенем кристалізації порід розрізняють повнокристалічні , неповно кристалічні, склисті, порфірові, уламкові структури.

Повнокристалічним породам характерна повна розкристалізація всіх мінералів, що входять до їх складу. Неповнокристалічні породи складаються частково з кристалічних зерен (кристалітів), частково з аморфної склистої маси. В породах порфірової структури в загальну склисту або кристалічну масу вкраплені крупні зерна. Породи уламкової структури складаються із зцементованих уламків первинних порід, з яких вони утворилися. Із збільшенням ступеню розкристалізації порід зазвичай їх міцність зменшується.

За розмірами кристалічних зерен розрізняють породи гіганто -, грубо -, велико -, середньо -, дрібнозернистої афанітової і мікрокристалічної структур.

Аналогічно, уламкові породи поділяють на гіганто -, грубо -, крупно -, середньо -, дрібноуламкові.

Породи гігантозернистої структури мають розміри кристалів понад 100 мм. Прикладом таких порід є деякі слюдяні пегматити. Розміри кристалів грубозернистих порід від 10 до 100 мм, великозернистих від 5 до 10 мм, середньозернистих від 1 до 5 мм, дрібнозернистих – до 1 мм. В породах афанітової структури зерна можна розрізнити тільки в лупу, мікрокристалічної – лише в мікроскоп. Із зменшенням зернистості, як правило, збільшується густина, міцність і пружність порід.

Розрізняють породи також рівномірнозернистої структури, складених із кристалітів приблизно однакових розмірів, і нерівномірнозернистої структури, в яких розміри складових кристалів суттєво відрізняються.

Властивості порід неповнокристалічної, порфірової і уламкової структур сильно залежать від характеру цементації і складу цементуючої (склистої) речовини. Розрізняють такі основні типи цементів ( рис. 2):

 

а – контактовий; б – плівковий; в – поровий; г – базальний

Рисунок 2 – Типи цементів уламкових порід

контактовий – цемент є лише на контактах дотикання зерен; цементація в цьому випадку зазвичай слаба, міцність порід невелика;

плівковий – кожен уламок оточений плівкою цементуючої речовини; якщо цемент такого ж складу, що і уламки, його називають регенераційним або цементом розростання;

поровий – мінеральні зерна безпосередньо дотикаються одне до одного, а пори між ними заповнені цементом; порівняно з попереднім типом міцність цементації більша і залежить від співвідношення поверхонь безпосереднього контакту зерен і поверхонь, з’єднаних цементом;

базальний – зерна мінералів не дотикаються один до одного, занурені в склисту масу; ступінь цементації в цьому випадку дуже високий, міцність породи

залежить від характеристик цементуючої речовини;

корозійний (цементація розростання) – цементуюча речовина в’їдається в мінеральні зерна, а не лише заповнює проміжки між ними; міцність цементації у таких порід дуже велика.

Склад цементу (скла) може бути найрізноманітнішим: кременистим, залізистим, вапнистим, глинистим, гіпсовим і т. д. Найміцнішими є породи з кременистою і залізистою цементацією, найслабшими – з гіпсовою і глинистою.

Іншою дуже важливою ознакою будови порід наряду зі структурою є їх текстура.

Під текстурою (побудовою) розуміють взаємне розташування структурно однотипних частин породи (мінеральних зерен кристалічної породи чи уламків уламкової породи) в просторі, який вони займають.

Текстура породи може бути впорядкованою і невпорядкованою. З точки зору механіки гірських порід найважливішими є такі текстури ( рис. 3):

масивна – частини породи щільно прилягають одна до одної, орієнтовані довільно;

пориста – частини породи прилягають одна до одної нещільно, між ними є багато мікропустот (пор); 

шарувата – частини породи орієнтовані впорядковано, чергуються, утворюючи пласти і напластування.

До текстурних ознак відносять шаруватість, сланцюватість, пористість, тріщинуватість і пластову відокремленість.

Шаруватість порід зумовлена чергуванням при накопиченні порід з різною зернистістю чи розмірами уламків, порід різного складу і порід з різною орієнтацією зерен або уламків. Залежно від грубизни шарів розрізняють листові, тонкошаруваті, середньошаруваті і масивні породи.

Сланцюватість проявляється як здатність гірської породи розколюватися на тонкі пластинки по паралельних площинах. Вона зумовлена деформуванням гірських порід в процесі їх ущільнення, а також при тектонічних процесах. Положення площин сланцюватості відповідає орієнтації площадок з найбільшою інтенсивністю дотичних напружень.

В більшості випадків площини шаруватості і сланцюватості співпадають.

Пористість гірських порід є відношенням об’єму пор (пустот) до об’єму всієї породи. Це так звана абсолютна або фізична пористість. Розрізняють ще відкриту, ізольовану (закриту) і ефективну пористість. Відкрита пористість враховує об’єм відкритих, з’єднаних між собою пор, закрита – об’єм ізольованих, не з’єднаних пор, ефективна – об’єм тільки тих пор, що здатні пропускати пластові флюїди. Усі ці види пористості менші за фізичну. Як правило, уламкові гірські породи мають більшу пористість, ніж кристалічні.

Тріщинуватість порід зумовлена тектонічними фізико-хімічними процесами в земній корі. Тріщинуватість визначається розмірами, густотою і взаємним розташуванням тріщин.

Пластова відокремленість – це наявність в масиві порід площин, по яких одні шари чи пласти відділяються від інших. При цьому зчеплення порід по площинах пластової відокремленості звичайно значно менше, чим зчеплення всередині пластів чи шарів. Особливо значна ця різниця для шаруватих метаморфічних порід, яким властиве розшарування масивів. В процесах метаморфізму це розшарування супроводжувалося між шаровими зсувами, що зумовило додаткове зменшення зчеплення і кута тертя по поверхнях розділу шарів.

 

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:5084 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:8275 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:5072 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Глава 4. Рудный микроскоп

ГЛАВА 4. РУДНЫЙ МИКРОСКОП: ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, НАСТРОЙКА, ПРИЕМЫ РАБОТЫ     Главной особенностью рудных микроскопов является приставка опак-иллюминатор (рис. 11), крепящийся непосредственно к основанию тубуса микроскопов типа МИН-9 и «ПОЛАМ» или встроенных в...

03-03-2011 Просмотров:11165 Рудная минераграфия

Байтовые системы с двумя нелинейными пар…

К таким системам в основном относятся вантовые фермы, напряженно-деформированное состояние которых рассмотрено в §7 главы II. Все члены уравнения (11.59) разделим на N и представим в следующем виде: где М6 — «балочный»...

20-09-2011 Просмотров:3841 Вантовые покрытия

Криогенные породы как гетерогенные полик…

Рассмотренные в § 2—4 особенности процессов льдовыделения, формирования структурно-текстурных элементов и фазового состава криогенных пород позволяют сделать некоторые обобщения. Криогенные породы представляют собой особую группу поликристаллических многофазных гетерогенных сред, отличающихся спецификой...

27-09-2011 Просмотров:4630 Электрические и упругие свойства криогенных пород