Евстратов Н.П. Инженерная геология: Методические указания
Подождите немного. Документ загружается.
большим гидростатическим давлением. При этом образуются филлиты,
различные сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор и др.
2. Контактовый метаморфизм происходит под действием высоких
температур на контакте горных пород с очагами внедряющейся
расплавленной магмы. При этом происходит изменение структуры и
текстуры пород и часто их состава. В результате контактового метаморфизма
возникают роговики – плотные мелкозернистые породы массивной текстуры,
серого, розово-серого и черного цветов.
3. Динамометаморфизм наблюдается при действии направленного
давления, связанного с тектоническими движениями земной коры. При этом
может повышаться и температура. В результате динамометаморфизма
породы подвергаются дроблению и механическому перемещению
минеральных зерен без преобразования их состава. Характерными породами
являются тектонические брекчии, состоящие из сцементированных
угловатых обломков и милониты – тонкоперетертая плотная
рассланцованная порода.
4. Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм связан с
привносом в породу новых химических элементов газами и горячими
водными растворами, поднимающимися из очага магмы. Они вызывают
изменение химического и минералогического состава пород. Характерными
породами этого вида метаморфизма являются скарны – контактно-
метасоматические образования. Состоят из пироксенов, плагиоклазов и
гранат, а также рудных минералов.
В состав метаморфических горных пород входят минералы устойчивые
в условиях высокого давления и температуры. К ним относятся минералы
магматического происхождения: кварц, полевые шпаты, плагиоклазы,
мусковит, биотит, роговая обманка, магнетит, гематит и минерал осадочного
происхождения кальцит. Кроме этого в состав метаморфических пород
входят минералы метаморфического происхождения: графит, тальк, хлориты,
актинолит, эпидот, силлимонит и др.
Структура метаморфических пород обычно кристаллическая, чаще
мелкозернистая. Наиболее характерна для них листоватая, чешуйчатая,
игольчатая и таблитчатая.
Из текстур среди метаморфических пород наиболее часто встречается:
1. Сланцеватая . Таблитчатые, чешуйчатые, игольчатые кристаллы
располагаются параллельно друг другу (сланцы);
2. Полосчатая . Полосы разной толщины и различного минерального
состава чередуются друг с другом (гнейсы).
Встречаются породы с массивной текстурой (кварцит, мрамор), очковой
(округлые пятна) и плойчатой (гофрированной).
В строительном деле наибольшее значение имеют метаморфические
породы, полученные в результате регионального метаморфизма.
Кварциты – кварцевые песчаники, превращенные в результате
регионального метаморфизма в монолитную скалистую породу. Кварциты
имеют мелкозернистую структуру и массивную текстуру. Устойчивы против
41
выветривания и очень прочны – до 400 МПа. Особого внимания заслуживают
железистые кварциты, в которых к кварцу присоединяются гематит или
магнетит. Цвет белый, серый, розовый.
Используются как сырье для огнеупорного кирпича – динаса, бутового
камня, а также в качестве щебня. Добываются на Алтае и в Карелии.
Мрамор. Образуется при региональном метаморфизме известняков и
мела. Цвет белый, серый, голубой, розовый. Метаморфизм мергелей
приводит к образованию цветных, полосчатых, пятнистых мраморов. При
перекристаллизации доломитов образуются доломитовые мраморы желтого
цвета. Структура у мраморов полнокристаллическая, мелко-, средне- и
крупнозернистая, текстура массивная. Прочность в зависимости от исходной
породы имеет широкие пределы от 80 до 300 МПа. Хорошо обрабатывается.
Особенно ценится чистый белый мрамор.
Используется для изготовления скульптур, архитектурных деталей
(колонн, капителей), облицовочной плитки и в качестве
электроизоляционного материала. Добывается на Урале, в Крыму и в
Карелии.
Сланцы. К этому виду метаморфических пород относятся глинистые
сланцы; кровельные сланцы; хлоритовые, слюдяные, тальковые сланцы. В
состав кристаллических сланцев входят мусковит, биотит, кварц, гранаты,
графит, хлорит и другие минералы. Цвет их обусловлен окраской
преобладающих минералов, а иногда связан с наличием таких примесей, как
графит и гематит. Сланцы имеют полнокристаллическую структуру, ярко-
выраженную сланцеватую или плойчатую текстуру и шелковистый блеск.
Сланцы служат сырьем в керамической промышленности, для
изготовления огнеупорных и кислотостойких изделий.
Гнейсы. Метаморфизированные породы, образующиеся из осадочных
(парагнейсы) или магматических горных пород (ортогнейсы). В их состав
входят: полевые шпаты, кварц, слюды, авгит, роговая обманка, гранаты и
другие минералы. Структура гнейсов полнокристаллическая с различной
величиной зерен, текстура сланцеватая или ленточная, иногда массивная и
очковая. По преобладанию того или иного компонента выделяют
графитовые, эпидотовые, силлиманитовые и другие гнейсы. При
выветривании превращаются в грубоплитчатый щебень или в дресву.
Используются как облицовочный материал, бутовый камень, щебень.
Материальное обеспечение занятий
1) Коллекция метаморфических горных пород
2) Шкала твердости Мооса, фарфоровые пластинки
3) Раздаточные образцы метаморфических горных пород
4) Капельница с соляной кислотой
5) Плакат с классификацией метаморфических горных пород
Вопросы для защиты лабораторной работы
42
1. Определение и общая характеристика метаморфических пород
2. Виды метаморфизма, их краткая характеристика
3. Основные породы разных видов метаморфизма
4. Структура и текстура метаморфических горных пород
5. Характеристика кварцита и мрамора
6. Характеристика сланцев и гнейсов
7. Результаты изучения метаморфических горных пород оформляются в
рабочей тетради по форме приложения 2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8
8 Основные продукты экзогенных геологических процессов
К экзогенным геологическим процессам следует относить
выветривание; деятельность безрусловых и русловых потоков; деятельность
ветра; деятельность океанов, морей, озер и болот, деятельность льда, снега и
вечной мерзлоты.
В результате выветривания происходят процессы разрушения горных
пород и минералов, а деятельность остальных экзогенных процессов
способствует распределению продуктов разрушения горных пород и
минералов по поверхности земли. Они перераспределяются и откладываются
в определенных местах, изменяя рельеф местности и являясь основанием для
хозяйственной деятельности человека, в том числе и строительных работ.
Элювий коренных пород. Элювий представляет собой продукты
выветривания горных пород, оставшихся на месте своего образования. Для
элювия характерно отсутствие слоистости, сортировки материала и
постепенный переход в исходные породы. Имеет место наличие обломков
горных пород размером более 1 мм (дресвы, щебня и камней – так
называемого скелета), содержание которых увеличиваются вниз по профилю.
В принципе древний и современный элювий и составляет в основном кору
выветривания.
Мощность элювиальных отложений зависит от степени выветривания
коренных пород, которая определяется петрографическим составом пород,
естественно-географическими условиями и длительностью пребывания
пород на дневной поверхности. Мощность элювия изменяется от долей метра
до десятков метров.
Элювий коренных пород приурочен обычно к положительным формам
рельефа. Он широко распространен в горных странах, а на равнинах занимает
вершины возвышенностей, водоразделы и верхние части склонов.
Элювий магматических и метаморфических пород характерен для
горных стран (Крым, Кавказ, Восточная Сибирь и др.), а также для районов,
где эти породы выходят на дневную поверхность (Кольский полуостров).
Элювий коренных осадочных пород разного возраста и состава
(песчаников, известняков, мергелей, доломитов, глинистых сланцев и др.)
43
встречается как в горных странах, так и на равнинах. Элювий нередко
содержит примеси других пород принесенных водными потоками. Его
верхняя часть может быть изменена вторичными геологическими
процессами. В горных районах элювиальные продукты перемещаются в
результате осыпей, солифлюкации, оплывин и т.д.
Делювий (лат. deluo - смываю). Это продукты выветривания горных
пород, перенесенные и отложенные дождевыми и талыми водами. Делювий
переносится с водоразделов и верхних частей склонов и откладывается в
средних, чаще нижних частях склонов и у их подножий.
Мощность делювиальных отложений постепенно уменьшается от
нижних частей склонов к верхним и обычно не превышает 2 – 5 метров,
достигая иногда 10 – 15 метров. У делювия наблюдается тонкая,
параллельная склону слоистость, слабая сортировка материала, разнообразие
петрографического и механического состава, содержание скелета и
органических остатков. Делювиальные отложения широко распространены
не только в горных районах, но и на равнинных пространствах.
Аллювиальные отложения (лат. alluvio - намываю). Это отложения,
накапливающиеся в речных долинах в результате сноса и отложения
постоянными водными потоками рек и речек рыхлых продуктов
выветривания. аллювий откладывается в русле реки, в пойме и дельте, в
старицах.
Русловый аллювий состоит из валунов, гравия и галечников, а у малых
рек и ручьев – глин и суглинков. Для него характерна косая слоистость.
Пойменный аллювий имеет глинистый, суглинистый и песчаный
механический состав, нередко содержит примесь органических веществ.
Ежегодно откладывается слой, мощность которого зависит от величины
паводка и измеряется миллиметрами, реже сантиметрами. Поэтому в
пойменном аллювии ярко выражена слоистость и разнозернистость
отложений.
В старицах откладываются илы с большим содержанием органических
веществ; при заболачивании и зарастании стариц образуются торфа. Из
продуктов, откладываемых в устье реки, формируется дельта.
Озерно-аллювиальные отложения, накапливающиеся на дне озер, имеют
обычно глинистый механический состав.
Для аллювиальных отложений характерна комплексность: русловый
аллювий образует нижний горизонт толщи, а пойменный – верхние
горизонты. В толще этих отложений в виде прослоек и линз залегает
старичный аллювий (озерно-болотные отложения), представленный нередко
илами и торфами. Общая мощность аллювиальных отложений достигает
десятков метров, а мощность пойменных отложений обычно не превышает 6
– 8 метров. Надпойменные террасы (первая и вторая) сложены
древнеаллювиальными песчаными отложениями. Они разнозернисты,
неоднородного минералогического состава, сильно перемыты и обеднены.
Между древнеаллювиальными и флювиогляциальными песками, связанными
постепенными переходами, трудно провести четкую границу.
44
Эоловые отложения (греч. эол – бог ветра). Эти отложения образуются в
результате накопления рыхлых пород, выдуваемых и переносимых ветром.
Ветер разрушает и переносит как коренные породы, так и четвертичные
наносы обычно песчаного и супесчаного механического состава.
Песчаные эоловые отложения широко распространены по берегам морей
и рек. Они образуют здесь дюнные всхолмления и дюнные гряды. Наиболее
широко песчаные эоловые отложения распространены в материковых
пустынях, где они образуют кучевые пески, барханы, бугристые и грядовые
пески.
Ледниковые отложения. Образование этих отложений связано с
деятельностью материковых льдов четвертичного периода. В Европейской
части и в Западной Сибири ледниковые отложения представлены моренами,
флювиогляциальными и лимногляциальными разностями.
Моренные отложения представляют собой рыхлый обломочный
материал различного петрографического и механического состава,
перенесенные и отложенные телом ледника. Для них характерно отсутствие
сортировки материала и неоднородность его по механическому составу,
наличие валунов и обломков горных пород. Различают отложения основной
и конечной морены. Отложения конечной морены значительно грубее, чем
основной, они более завалунены, образуют резко выраженные холмы. Среди
отложений основной морены выделяют: грубощебенчатую морену
скандинавского оледенения; карбонатную морену валдайского оледенения;
морену смешанного состава красно-бурого цвета; новоземельскую морену
зырянского и тазовского оледенений и морену уральского оледенения.
Мощнось моренных отложений колеблется от долей метра до 10-20
метров. Встречаются они либо в виде равнинного моренного покрова, либо в
виде разобщенных друг от друга озерными и болотными западинами (камов)
холмов, либо в виде валов (озов) конечных морен. В Северной Европе
получили распространение друмлины – валы длиной 2,5 км и более, шириной
100 – 150 м и высотой 5 – 25 м, сложенные коренными породами или
древними ледниковыми отложениями.
Флювиогляциальные отложения (glacies – лед, ледниковые потоки).
Водные потоки, образующиеся при таянии ледника, размывают и
перерабатывают моренный материал, четвертичные образования и
выходящие на древнюю поверхность коренные породы. Все эти породы
сортируются водой и откладываются в виде гравийно-галечных и песчаных
наносов.
Флювиогляциальные отложения начинаются вблизи края тающего
ледника. Здесь откладываются наиболее тяжелые и крупные частицы –
грубые пески с галечником, которые образуют так называемые зандровые
поля или равнины (северо-запад России).
По мере удаления от края ледника флювиогляциальные отложения
становятся все более отсортированными, средне- и мелкопесчаными.
Флювиогляциальные отложения имеют очень широкое распространение.
Они опоясывают с юга моренные отложения, занимают высокие террасы
45
(четвертые иногда и третьи) долин крупных рек, местами перекрывают
сверху, а иногда и подстилают толщи моренных отложений.
Механический состав флювиогляциальных отложений обычно
песчаный, лишь верхняя 30 – 40 см толща иногда имеет супесчаный
механический состав. Они имеют чаще желтый, реже серый цвет,
неоднородный минералогический состав с преобладанием зерен кварца.
Мощность отложений колеблется от нескольких дециметров до нескольких
метров, слоистость проявляется на глубине более 2 – 2,5 м.
Лимногляциальные отложения. Их выделяют не все исследователи. Это
осадки (отложения) приледниковых озер. Воды тающего ледника приносят в
эти озера летом грубые песчаные частицы, а зимой – суглинистые и
глинистые. Поэтому образуются в таких озерах слоистые осадки: песчаные
слои чередуются с суглинистыми и глинистыми – это так называемые
ленточные глины. Некоторые исследователи к этим отложениям относят и
покровные суглинки желто-бурого цвета.
Морские отложения. К ним относят морские отложения, образовавшиеся
в результате трансгрессии морей в червертичный период.
Вдоль побережья северных морей узкой полосой в Европейской и
Азиатской частях России залегают чаще всего песчаные отложения
Бореальной трансгрессии.
Отложения Арало-Каспийской трансгрессии покрывают Прикаспийскую
низменность. Они представлены темно-коричневыми (шоколадными)
глинами, пылеватыми супесями и песками. Обычно эти породы засолены
легкорастворимыми солями.
Лессы и лессовидные суглинки. Генезис этих отложений до сих пор
недостаточно изучен. Возможно, что в разных естественно-географических
районах они имеют различной происхождение (эоловое, делювиальное,
водно-ледниковое, почвенное).
Лессы и лессовидные суглинки представляют собой светло-желтую,
палевую, коричнево-палевую породу тяжелого (суглинистого, глинистого,
реже песчаного) механического состава с преобладанием пылеватой фракции
(0,1 – 0,01 мм). В составе этих пород преобладают зерна кварца (около 50%),
глинистые минералы составляют 20% и более, кальцит – 20-30% и в качестве
примесей встречаются гидраты окиси железа, слюды и другие минералы. Для
описываемых пород характерна карбонатность (вскипает с HCl), высокая
пористость и водопроницаемость, отсутствие слоистости, способность
образовывать отвесные стенки, обрывы и столбчатые отдельности в
обнажениях.
Материальное обеспечение занятия
1) Коллекция продуктов экзогенных геологических процессов
2) Капельница с соляной кислотой
3) Плакаты с изображением различных отложений
46
Вопросы для защиты лабораторной работы
1. Общая характеристика экзогенных геологических процессов
2. Характеристика элювиальных отложений
3. Делювиальные отложения
4. Аллювиальные отложения
5. Эоловые отложения
6. Моренные отложения
7. Флювиогляциальные отложения
8. Морские отложения
9. Лесс и лессовидные суглинки
10.Материалы лабораторной работы должны быть отражены в виде
записей в рабочей тетради.
47
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Описание породообразующих минералов
№ образца
Название минерала
Химическая формула
Место вкристалло-химической классификации
В состав каких горных пород вход.,
происхождение (первичн., вторичн.)
Где применяется
Основные физические свойства
Примечание
1 2 3 4 5 6 7 8
48
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Таблица 1 – Описание магматических горных пород
№
образца
Название
горной
породы
Положение в
классификации
*
Минералогический
состав
Структура
и текстура
Примечание
1 2 3 4 5 6
*
Указать, какая порода по составу: кислая, средняя, основная, ультраосновная; по
условиям образования: глубинная, полуглубинная, излившаяся, вулканогенно-обломочная
или пирокластическая.
Таблица 2 – Описание осадочных и метаморфических горных пород
№
образца
Название
горной
породы
Положение в
классификации
*
Минералогический
состав
Структура
и текстура
Примечание
1 2 3 4 5 6
*
Для осадочных пород указать их происхождение: обломочные (псефиты,
псаммиты, алевриты и пелиты); биохимические (карбонатные, кремнистые, сернокислые и
галоидные, железистые, фосфориты, латериты и бокситы, каустобиолиты).
Для метаморфических пород указать вид метаморфизма: региональный,
контактовый, пневматолитово-гидротермальный.
49
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Батти Х., Принг А. Минералогия для студентов. Пер. с англ.
А.Н. Хитарова. - М.: «Мир». – 2001. – 429с.
2. Борголов И.Б. Курс геологии. – М.: Агропромиздат, 1989. – 216
с.
3. Живаго Н.В., Пиотровский В.В. Геоморфология с основами
геологии. – М.: Недра, 1991. – 270 с.
4. Миловский А.В. Минералогия и петрография. – М.: Недра,
1985. – 432 с.
5. Осиновская И.А. Пособие к лабораторным занятиям по основам
минералогии. – БГИТА, Брянск, 1996. – 78 с.
6. Павлинов В.Н., Кизевальтер Д.С., Лин Н.Г. Основы геологии. –
М.: Недра, 1991. – 270 с.
7. Пособие к лабораторным занятиями по общей геологии / Под
ред. Павлинова В.Н. – М.: Недра, 1983. – 149 с.
8. Толстой М.П. Геология с основами минералогии. – М.:
Агропромиздат, 1991. – 398 с.
9. Методические указания к лабораторным занятиям по геологии
(минералогия и петрография) для студентов 2 курса
специальности 1512, БТИ, Брянск, 1980. – 64 с.
10.Методические указания к лабораторным занятиям по геологии
(геологические карты и разрезы) для студентов 2 курса
специальности 1512, БТИ, Брянск, 1980. – 44 с.
11.Методические указания к лабораторным работам по
минералогии и петрографии для студентов 2 курса
строительных специальностей. – БГИТА, Брянск, 1995. – 35 с.
50