Горные породы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Горные породы и их многообразие

1.1 Понятие горных пород

1.2 Классификация горных пород

2. Рыхлые горные породы. Песок

2.1 Общая характеристика рыхлых пород

2.2 Песок, его характеристика и свойства

Заключение

Список литературы

Введение

Горные породы, природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

Горные породы представляют собой механические сочетания разных по составу минералов, в том числе и жидких. Процентное содержание минералов в горных породах определяет её минеральный состав. Форма, размеры, взаимное расположение и ориентация минеральных зёрен или частиц горной породы обусловливают её структуру и текстуру.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические слагают около 90% объёма земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных пород, однако последние занимают 75% площади земной поверхности.

Среди осадочных пород важную роль играет песок.

Песок - мелкообломочная, рыхлая горная порода, состоящая из зерен (песчинок) кварца, других минералов и обломков пород, содержит примесь пылеватых и глинистых частиц. Песок является основным заполнителем в строительных растворах, для штукатурок. Широко применяется в строительстве, в стеклянной промышленности.

Целью данной работы является: рассмотреть горные породы их свойства и многообразие и изучить свойства песка, как рыхлой горной породы.

1. Горные породы и их многообразие

1.1 Понятие горных пород

Горные породы -- это вещество, слагающее земную кору Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.

Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.

Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие -- из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи -- из стекловидного вещества; четвертые -- комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы. Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:

- массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается;

- слоистая: порода состоит из слоев разного состава;

- сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении;

- пористая: вся горная порода пронизана порами;

- пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов.

1.2 Классификация горных пород

По происхождению горные породы подразделяются на:

1) Магматические породы;

2) Осадочные породы;

3) Метаморфические породы.

Магматической определяется порода, образовавшаяся в результате охлаждения и затвердевания магмы. Так как магма может остывать на глубине, внутри каменной оболочки земного шара, или на земной поверхности, то магматические породы разделяются на: интрузивные (внедрившиеся в толщи горных пород) и эффузивные (излившиеся). Наиболее типичными интрузивными породами считаются гранит, диорит, габбро, перидотит и др. Базальт, липарит, андезит принадлежат эффузивным породам. [1]

Анализ приведенного материала. В определении магматической породы как продукта остывания магмы нет признаков, по которым ее можно отнести к магматической. Проверить же достоверность того, что интрузивная магматическая порода является именно таковой, а не метаморфической, невозможно, потому что никто не присутствовал на глубине при охлаждении магмы. Доказать, что образец горной породы принадлежит магматической породе нельзя из-за отсутствия в нем признаков происхождения.

Для примера возьмем образец гранита, считающегося наиболее распространенной интрузивной магматической породой. Когда прошу студента или геолога объяснить, почему это магматическая порода, то в ответ слышу утверждение, что гранит сложен кристаллами, которые возникли при остывании магма. Но это признак кристаллической породы, а не магматической. Тогда показываю образец каменной соли, который состоит из кристаллов, и потому должен быть также магматической породой. Нет, каменная соль, заявляют мне, отнесена к осадочной породе. Мрамор же представляет собой пример метаморфической породы, хотя сложен кристаллами кальцита.

Эффузивные породы вообще нельзя называть магматическими, потому что возникли при остывании излившейся лавы, а не магмы. Если и давать им название по происхождению, то логически выдержанно их называть вулканогенными, как образовавшимися при извержении вулканов. Но и в таком случае остаются логические неувязки.

При извержениях вулканов лава может изливаться или выбрасываться в виде раскаленных обломков разной величины - пирокластов (пирос - огненный, класт - обломок). Эффузивные или излившиеся породы составляют только часть вулканических пород. Есть еще пирокластические, разделяющиеся на рыхлые или тефру: пепел, лапилли (горох), вулканические бомбы, и сцементированные - туфы.

Рисунок 1. Вулканогенные породы

При извержениях вулканов центрального типа лавы больше выбрасывается, чем изливается.

Осадочные породы

Осадочные горные породы - породы сформировавшиеся на поверхности или в приповерхностной части Земной коры за счет осаждения продуктов экзогенных процессов. Сами экзогенные процессы по направленности результатам можно условно разделить на 3 группы: разрушительные, промежуточные, созидательные.

К первой группе относятся:

- гиперкинез;

- геологическая деятельность ветра, водных потоков, ледников, озер и болот, подземных вод, морей.

В результате этих процессов образуются:

- рыхлый обломочный материал;

- новые минералы и минерализованные растворы.

Вновь образованный рыхлый материал и минералы могут оставаться на месте своего формирования (кора выветривания) или перемещаться. При перемещении или транспортировке и происходят промежуточные процессы. В зависимости от расстояния, скорости перемещения, объема и размеров переносимого материала и ряда других факторов могут продолжаться дальнейшее разрушение и начаться частичная аккумуляция (или осаждение) переносимого материала. [2]

Разрушение при транспортировке - это:

- превращение крупных обломков в мелкие;

- превращение угловатых обломков в окатанные;

- сортировка обломочного материала по размерам (вертикальная и латеральная).

Частичная аккумуляция происходит обычно при транспортировке материала на большие расстояния или при резкой смене условий транспортировки. Происходит разделение рыхлого материала. Одна его часть перемещается дальше, а другая оседает. При этом может происходить укрупнение размеров обломков. Так, при разрушении горных пород могут высвобождаться мелкие частицы самородного золота, платины и других элементов. При частичном осаждении за счет магкости и гибкости мелкие золотины слипаются и образуют комок золотин или самородок.

Созидательные процессы включают:

- осадконакопление или седиментогенез;

- преобразование рыхлых осадков в твердую горную породу - диагенез.

Среди главных породообразующих компонентов выделим:

1) реликтовые минералы и обломки пород - терригенный материал;

2) минералы осадочного генезиса (опал, оксиды и гидрооксиды железа, сульфаты фосфаты галоиды и т.д.);

3) органические остатки;

4) вулканический материал.

Строение осадочных пород характеризуют структура и текстура.

Структура - определяется размером и формой обломков и минералов,

Текстура - их взаимным расположением и ориентировкой в пространстве.

Классификация осадочных горных пород

Основной принцип - по вещественному составу и генезису сохраняется. В этом случае все породы делятся на 3 группы: обломочные, хемогенные и биогенные, глинистые. Такое деление детализировал Страхов, который выделил 10 групп: 1- обломочные, 2 - глинистые, 3 - аллитные (глиноземистые), 4 - железистые, 5 - марганцовистые, 6 - фосфатные, 7 - кремнистые, 8 - карбонатные, 9 - соли, 10 - каустобиолиты.

Между этими группами пород существуют переходные разности.

С осадочным процессом связаны разнообразные полезные ископаемые. Это бокситы, железные и марганцевые руды, соли, нефть и газ, угли и горючие сланцы и др.

С рыхлыми обломочными породами связаны россыпи золота, платины, олова, вольфрама, алмазов и др. драгоценных камней.

Сами породы используются как строительный материал, глины как адсорбент.

Согласно другой классификации осадочные породы в свою очередь разделяются на терригенные, органогенные и хемогенные (химические). Терригенные сложены неорганическими обломками и глинистыми частицами, снесенными в море с суши, земли (terra - земля). Это песок, глина, песчаник, конгломерат и др. Органогенные образовались в результате скопления остатков организмов, большей частью их скелетов. К ним относятся известняки, диатомиты, а также каустобиолиты - бурые и каменные угли. Хемогенные породы формируются при кристаллизации из воды различных солей. Самые распространенные из них каменная и калийная соли, гипс и др.

Из приведенного определения песчаник нельзя назвать осадочной породой, потому что он образовался на глубине не при выпадении осадка и вне термодинамических условий поверхностной части литосферы. Известняк из створок раковин моллюсков (ракушняк) стал таковым не на поверхности дна моря, а при погружении скоплений этих створок, также не выпадавших из морской воды. Признаков осадочного происхождения они не имеют. Относится это и к песку, например, эоловой фации.

Метаморфические породы

В том же словаре напечатано: «порода метаморфическая - основные особенности которой (минеральный состав, структура, текстура) обусловлены процессами метаморфизма, тогда как признаки первичного осадочного (в парапородах) или магматического (в ортопородах) происхождения частично или полностью утрачены».

Анализ приведенного материала. Прежде всего, необходимо отметиться, что нет признаков первичного осадочного или магматического происхождения. По ним противопоставлять метаморфические породы другим типам пород невозможно. Конечно, образцы горных пород ответить не могут, происхождение на них не написано.

Под метаморфической предлагается понимать породу, изменившую форму, внешний облик. К ней относятся мрамор, кварцит, кристаллический сланец, гнейс и др. Получается, по образцу, например, гнейса можно увидеть, что он образовался в процессе метаморфизма. Ничего подобного на нем не написано. В середине XVIII в. гнейс считался первичной породой, возникшей при сотворении Земли. В конце XVIII в. по гипотезе нептунизма гнейсу приписывалась химическая природа, - появился при осаждении солей из соленого горячего первичного мирового океана. В начале XIX в. Б. Котта отвел место гнейсу в первичной коре охлаждения - земной коре, т.е. образовался он при остывании первичного расплава. И только затем с середины XIX в. гнейс стал считаться метаморфической породой. Между тем кристаллическое сложение гнейса свидетельствует, что он образовался при перекристаллизации с увеличением размера кристаллов какой-то мелкокристаллической породы.

Горных пород, не изменивших внешний облик, вообще нет. Песок образовался при разрушении гранита, гнейса, песчаника или какой-то другой породы, песчаник при цементации песчинок и т.д. Получается, все горные породы образовались за счет других пород с изменением внешнего облика, часто минерального и химического состава.

Таким образом, признаков происхождения горные породы не имеют. Отсутствие признаков происхождения не позволяет составить алгоритмы их определения, компьютерные программы. Отсутствие признаков генезиса свидетельствует, что магматических, осадочных и метаморфических пород в природе нет. Это видимый мир геологии, или вымысел.

горный рыхлый порода песок

2. Рыхлые горные породы. Песок

2.1 Общая характеристика рыхлых пород

К этой группе горных пород обыкновенно относят песок и гравий, глину, растительную землю и всевозможные природные смеси этих веществ, образующие то, что мы называем почвой.

Все они представляют собой продукты разрушения каменных пород, иногда с примесью органических остатков и состоят из отдельных частиц, между собою вовсе не связанных, или связанных очень слабо.

Строителю приходится иметь с ними дело:

- в качестве грунтов, на которых возводится сооружение - в этом случае важно знать сопротивление грунта давлению, его степень сжимаемости, степень проницаемости водою и происходящие в нем от подобных причин изменения;

- в качестве материала для устройства насыпей и выемок, при чем кроме перечисленных свойств важно знать величину угла естественного откоса данного грунта;

- в качестве веществ, употребляемых как составные части при изготовлении искусственных материалов - кирпича, бетона, растворов и пр.

К гравийно-песчаным и песчаным относят рыхлые или слабо сцементированные горные породы, состоящие из окатанных в различной степени обломков горных пород и зерен минералов. Эти породы используют в качестве сырья для производства песка, гравия и щебня из гравия для строительных работ.

К песку относят обломки пород и зерна минералов размерами свыше 0,05 до 5 мм, к гравию -- свыше 5 до 70 мм, к валунам -- свыше 70 мм. Частицы размером до 0,05 мм считают пылевидными и глинистыми. Поддержанию песка, гравия и валунов выделяют (таблице 2.1) следующие типы пород.

Таблица 2.1

Типы рыхлых пород

Породы	Содержание, %
	песка	гравия	валунов
Песчаная	Свыше 90 до 100	До 10	-
Песчано-гравийная	» 10 » 90	Свыше 10 до 85	До 5
Песчано-гравийно-валунная	» 10 » 85	»10 » 85	Свыше 5 до 80

Песчаные, песчано-гравийные и песчано-гравийно-валунные породы оценивают следующими общими показателями: содержанием песка, гравия и валунов; петрографической характеристикой, включающей наименование породы, генетическую принадлежность, данные о наличии или отсутствии прослоев глинистых и других засоряющих пород, радиационно-гигиеническую оценку. Кроме этих основных показателей, для оценки гравийно-песчаных и песчаных пород применяют дополнительные (объемную насыпную массу, коэффициент разрыхления, естественную влажность), а также технологические показатели (выход щебня при дроблении гравия, промывистость, обогатимость песка и др.).

2.2 Песок, его характеристика, свойства и применение

Песок представляет смесь зерен распавшейся от выветривания горной породы; так, например, при выветривании гранита образуется первоначально песок, содержащий зерна кварца, листочки слюды, глинистые частицы (получившиеся при распадении полевых шпатов), а также и не успевшие разрушиться гранитные зерна, состоящие из нескольких минералов.

Вода, перенося песок с возвышенностей на низменные места, округляет все эти зерна трением друг о друга и отмывает их, унося с собой наиболее мелкие частицы - глину. Таким образом, там, где скорость течения воды сразу замедляется, образуются отложения зерен, более или менее отсортированных водою по их величине и удельному весу, а, следовательно, и более разнородных.

Камень, искусственно разбитый на мелкие куски, называется щебнем. [3]

По конфигурации (форме песчинок) и по местонахождению различают: пески делятся:

1) Горный песок - находимый на месте своего первоначального образования и не обработанный текущей водою, вследствие чего песчинки с шероховатой поверхностью, неровны по величине, остро ребристые, с угловатыми зернами и между ними попадаются более крупные, не распавшиеся куски коренной породы (дресва);

2) Грунтовый, погребной или овражный песок отличается от предыдущего только тем, что его отложения бывают, покрыты позднейшими наносными слоями и поэтому в нем иногда содержатся землистые примеси. Оба эти песка ценятся за угловатую форму зерен, обусловливающую хорошее сцепление их в строительных растворах, но часто встречающиеся в таких, недостаточно промытых водою, песках примеси глины и, в особенности, растительной земли весьма понижают их достоинство;

3) Речной песок, наоборот, обыкновенно довольно чист (если не содержит ила или случайных примесей, кусочков древесной коры, гнилушек), но зерна его округленные;

4) Морской песок также с округленными зернами, обычно мельче речного и, кроме того, содержит соли, входящие в состав морской воды;

5) Песок также может быть, озёрными, флювиогляциальными и эоловыми.

По минералогическому составу чаще всего встречаются пески (горная порода) кварцевые, глауконито-кварцевые, полевошпатово-кварцевые (см. Аркозы), слюдистые и другие.

Кварцевый песок - считается лучшим SiO2.

Один из самых распространенных породообразующих минералов. По структуре - каркасный силикат. Кристаллические модификации: гексагональная (устойчив выше 573°C) и тригональная (устойчив ниже 573°С) модификации. Часты двойники, образует зерна, зернистые кристаллы, агрегаты и сплошные массы. Цвет разнообразный: бесцветный кварц - горный хрусталь, фиолетовый кварц - аметист, дымчатый кварц - раухтопаз, черный кварц - морион, золотистый кварц - цитрин. Твердость 7; плотность 2,65 г/см3. Пьезоэлектрик.

Кварцевые пески и кварциты используются в керамической и стекольной промышленности; монокристаллы кварца - в оптическом приборостроении и как пьезоэлектрический материал; окрашенные разновидности кварца - в ювелирном деле.

Полевые шпаты, группа самых распространенных породообразующих минералов подкласса каркасных силикатов; около 50% массы земной коры. Изоморфные смеси алюмосиликатов K, Na, Ca, Ba. Цвет песков - белый, розовый, серый и другие. Твердость 6-6,5; плотность 2,6-2,8 г/см3.

Различают полевые шпаты: кальциево-натриевые - плагиоклазы; щелочные (калиево-натриевые) - ортоклаз, микроклин, санидин; калиево-бариевые и др. Применяются в керамической, фарфоровой, стеклянной, цементной промышленности; как поделочные камни.

Алеврит (от греческого слова aleuron - мука), рыхлая осадочная горная порода, по составу промежуточная между песчаными и глинистыми породами, размер основной массы зерен 0,01-0,1 мм; сцементированный алеврит называется алевролитом.

2.2 Песок, его характеристика и свойства

Свойства песка (горная порода)

Теоретически лучшим свойствами для растворов обладает чистый кварцевый песок

Вообще же хороший песок для приготовления растворов, бетона и т. п. должен иметь:

- по возможности не слишком отшлифованные зерна;

- удельный вес - по возможности близкий к норме;

- при растирании в сухом виде на белой бумаге не должен ее пачкать;

- при взбалтывании с водою должен быстро садиться на дно и не оставлять воду надолго мутной;

- прокаленный кварцевый песок не должен заметно растворяться в горячей соляной кислоте.

Крупность зёрен определяют последовательным просеиванием определённого количества песка через сита с разной крупностью ячеек. Обычно берут сита с ячейками 1,2 и 0,3 миллиметра. Пропускают 2кг песка. Если на первом сите осталось больше 1 кг песка - то он считается крупным.

Если через сито с ячейками 0,5 миллиметра пройдёт свыше 1 кг песка, то песок считается мелким. [4]

Наличие примесей в песке

В горном песке всегда присутствуют примеси глины, в то время как в овражном - верхний слой загрязнён, а нижний, где песок промыт грунтовыми водами, - чистый. Морской песок содержит соли и органические остатки. Речной песок - наиболее чистый.

Для оценки количества органических примесей взбалтывают песок с приблизительно равным по объему количеством 3% раствора едкого натра и оставляют стоять сутки: если жидкость останется бесцветной или примет слегка желтоватую окраску - песок удовлетворителен; если же цвет жидкости будет темно-бурый, то песок непригоден ни для растворов, ни для бетонов.

Для определения пустот берут большую стеклянную мензурку (вместимость 1,5 литра), наливают туда 0,4 литра. Затем тонкой струйкой всыпают строго отмеренный 1 литр песка.

Предположим, что уровень воды в мензурке поднялся до отметки 1,1 литр. Но мы брали 0,4 литра воды и 1 литр песка, а получили в сумме не 1,4 литра, а на 0,3 литра меньше. Эта цифра и показывает объём пустот в песке между зёрнами, который заняла вода.

Как песок, так и гравий несжимаемы и поэтому считаются надежным грунтом при устройстве основания.

Но если слой песка, притом мелкого, находится в области грунтовых вод, то при движении последних, например, в стенках рва в подобном грунте, он легко вымывается (так называемый плывун), против чего при постройках следует принимать необходимые меры.

Давление

Будучи помещен в вертикальный сосуд и нагружен чем-либо сверху, песок передает это давление почти целиком на стенки сосуда и лишь в малой степени на дно последнего. На этом свойстве песка основано применение песка для устройства песчаных свай, для забойки шпуров и т.п.

Песок-фильтр

Вода просачивается через песок свободно, как бы ни был толст его слой; этим свойством пользуются при устройстве песчаных (английских) фильтров для очистки питьевой воды. По этой же причине песчаные местности всегда сухи.

Плывучесть

Наконец, еще одна особенность песка: рассыпаясь свободно, например, при осыпании какой-либо выветривающейся скалы, или стены выемки, сделанной в сыром песке, песок образует кучу, поверхность которой составляет с горизонтом довольно постоянный угол естественного откоса, обыкновенно около 45°.

Эта величина имеет значение, однако, только для слегка влажного песка; совершенно же сухой песок при лабораторных условиях образует гораздо меньший угол естественного откоса - около 30°.

Для плывуна, т.е. мелкого песка, совершенно пропитанного водою, угла естественного откоса не существует, так как такой песок совершенно расплывается.

Все описанные свойства, характерные для чистого песка, теряются более или менее, когда песок содержит примеси глины и растительного перегноя.

При постройке и ремонте шоссейных дорог заготовляемый песок, гравий и щебень удобнее располагать вдоль дороги в виде конических куч, легко обмеряемых, благодаря указанному выше постоянству угла естественного откоса.

Примеси, встречающиеся в песке, могут быть удалены.

Крупные механические примеси - камни, щепки и т.п. - удаляются просеиванием. Для просеивания (грохотания) обыкновенно служит грохот. Это сколоченный из четырех досок бездонный ящик, длиной около 1,25 м, шириной около 1м, по углам скрепленный обручным железом; вместо дна к стенкам приколочена проволочная сетка с ячейками потребной крупности, а чтобы она от тяжести песка не провисала, под ней натянуты накрест две полосы обручного железа. Грохот ставят наклонно, подпирая его чем-либо, и рабочий набрасывает песок лопатой на поднятый конец сетки; чем круче стоит грохот, тем мельче будут зерна, пропускаемые сеткой.

Мелкие примеси - глина и т.п. - удаляются промыванием водою. Промывку песка можно производить, устроив лоток с текущей водой и перебрасывая песок лопатой, или перегребая его граблями навстречу течению воды.

Прокаливание песка, как мера для уничтожения органических веществ, применяется чрезвычайно редко.

Заключение

Горная порода, или как чаще говорят, порода, представляет собой сочетание (агрегат) минералов естественного (природного) происхождения. Обычно породы слагают более или менее значительные площади. Песок и суглинок тоже причисляют к горным (точнее - рыхлым осадочным) породам. Наука, изучающая горные породы, носит название петрографии.

Как объект горных разработок горные породы характеризуются различными технологическими свойствами -- крепостью, абразивностью, твёрдостью, буримостью, взрываемостью и т.д. Крепость оценивает сопротивляемость пород механическому разрушению, абразивность -- способность пород истирать режущие кромки рабочих механизмов и т.д. С целью выбора рациональных методов и механизмов разрушения применяются различные классификации горные породы. по технологическим свойствам (например, в практике горного дела широко применяется классификация по крепости.

Песок -- рыхлая, сыпучая смесь, состоящая из обломков минералов: кварца, полевых шпатов, с примесью слюды. Получается как отсев при производстве щебня. Размеры зерен в песке колеблются от 0,1 до 5 мм. Песок применяется при строительстве в качестве добавок (заполнителей).

Песок используют в медицине при лечении артритов и других заболеваний, применяют в талассотерапии (морской песок), песком решают проблему гололеда на дорогах в зимний период. Речные пески применяется для таких строительных работ как кладка, стяжка, (реже - штукатурка) наполнитель для затирок и красителей. В отдельных случаях его используют при производстве ЖБИ - изделий. В частности тротуарной плитки. Такие инженерные сооружения, как септики и дренажи, также нуждаются в применение песка. Используется как наполнитель для устройства самых эффективных на сегодняшний день напольных полиуретановых, эпоксидных покрытий, производства декоративных штукатурок, ландшафтного дизайна. Широко используется для бетонного производства, в жилищном и дорожном строительстве. Для бетонного производства песок применяют в качестве мелкого заполнителя. Для приготовления растворов используется песок с модулем крупности менее 1,5, для приготовления бетона - крупные или средние пески не ниже модуля 2. Для легкого бетона используют пески из керамзита (керамзит), шунгизита, пемзы, аглопорита и др.

Список литературы

1. Габриэлянц Г.А. Геология нефтяных и газовых месторождений. - М.: Недра, 1984. - 285 с.

2. Геология и геохимия нефти и газа / Под общ. ред. А.А. Бакирова и З.А. Табасаранского. - М.: Недра, 1982. - 288 с.

3. Справочник по геологии нефти и газа / Под ред. Еременко Н.А. - М.: Недра, 1984. - 480 с.

Размещено на Allbest.ru