Файл: Геология и другие науки 2 Общие сведения о Вселенной. Форма и размеры Земли. 4.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
серпентин, тальк, хлорит, слюды, а также глинистые минералы (каолинит, гидрослюда, монтмориллонит). Перечисленные минералы входят в состав метаморфических (серпентинит, зеленые сланцы, слюдяные сланцы) и осадочных пород (глины, аргиллиты и т.п.). Общим свойством всех силикатов является их нерастворимость в воде, но их твердость различна.
Среди кислородных и гидроксильных соединений самым распространенным минералом является кварц (SiО2) (12 % массы земной коры) и его разновидности - халцедон (кварц - скрытокристаллического строения), кремень (халцедон с различными примесями). Опал (SiO2nH2О), количество воды от 6 до 34 %, строение аморфное (некристаллическое). Оксиды нерастворимы в воде, но халцедон и опал могут растворяться в кислых и щелочных средах. Кварц входит в состав всех пород: магматических (гранит), осадочных (песок и песчаник), метаморфических (кварцит). Опал и халцедон являются породообразующими элементами в осадочных кремнистых породах (опока, диатомит), в виде примесей встречаются в известняках, мергелях и др.
гематит Fe2O3, рутил TiO2, пиролюзит MnO2, магнетит, гетит HFeO2, хромит FeCr2O4, ильменит FeTiO3 др
Основными минералами среди солей угольной кислоты являются кальцит CaCO3, доломит CaMg(CO3)2, сидерит FeCO3, магнезит MgCO2. Кальцит и доломит входят в состав осадочных пород в качестве породообразующих (известняк, мел, мергель, доломит), а также в качестве примесей (пески, песчаники, глины и др.). Магнезит входит в состав метаморфических пород (мрамор).
Сульфаты (соли серной кислоты). Наиболее распространенными минералами являются гипс (CaSО42H2О), ангидрит (CaSО4), барит (BaSO4). Для минералов этой группы характерны низкая твердость. Гипс и ангидрит - это основные минералы осадочных пород одноименного названия. Барит встречается как в осадочных, так и метаморфических породах.
Галоиды (соли соляной кислоты). Основными минералами являются галит NaCl, сильвин КСl, карналлит MgCl2. Они входят в состав осадочных пород (каменная и калийная соли, полигалиты). Эти минералы образуют мощные пласты галоидных пород, а также могут встречаться в виде примесей в песках и пылевато-глинистых породах.
2. Визуальный метод определения минералов
2.1. Твердость (по шкале Мооса)
Спайность - способность некоторых минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием гладких блестящих поверхностей. Эти поверхности называются плоскостями спайности.
Спайность различают также по числу направлений: в одном направлении - слюда, тальк, гипс; в двух направлениях - полевые шпаты; в трех направлениях - кальцит, галит.
2.2. Излом - поверхность раскола, прошедшая не по спайности. По характеру поверхности раскола выделяют несколько типов излома:
2.3. Блеск
Горные породы – геологические тела, сложенные минеральными агрегатами определенного состава и образованные при различных геологических процессах внутри земной коры или на ее поверхности. Петрогенез - процесс образования горных пород в результате магматизма, метаморфизма или осадконакопления. В зависимости от времени образования делятся на первичные (образованные в процессе петрогенеза) и вторичные (образованные в процессе изменения горной породы).
Фациальные условия – условия формирования горных пород, определяющие их состав и внешний облик
Фация – комплекс горных пород однородных по составу и образованных в одних и тех же условиях.
Вещественный состав:
Инженерно-геологическая классификация горных пород (по Ф.П.Саваренскому с дополнениями В.Д.Ломтадзе)
Структура отражает внутренне строение горной породы, обусловленное степенью кристалличности, количеством, размером и формой минеральных зерен.
Текстура определяет взаимное расположение в пространстве минеральных зерен, характер их срастания и особенности заполнения объема.
Горные породы обычно представляют собой двух или трехфазные системы и состоят из взаимодействующих между собой твердой (минеральный скелет), жидкой (поровой раствор) и газообразной фаз.
Газовая фаза занимает от 1 — 12 до 40 — 50% объема горных пород. Газовые компоненты находятся в различных состояниях:
Жидкая фаза (вода) по подвижности делится на:
Входит в кристаллическую решетку минерала в виде молекул Н2O. Удаляется при температуре менее 400 С., образуются «безводные» минералы.
Не занимает определенного положения в кристаллической решетке, располагается в свободных полостях.
Кислород и водород участвуют в молекулярном строении минералов в виде отдельных ионов (например гидроксильной группы (ОН- )). Может быть выделена только при разрушении кристаллической решетки минерала при температуре более 400 гр. С
облекает частицы горной породы одномолекулярной тонкой пленкой и может быть удалена только при t = 105-110 C и давлении p = 1000 МПа. Замерзает при t = – 78 C, повышенной вязкости, плёнка неравномерной толщины (менее толстая на вогнутых местах, более толстая на углах).
образует вокруг частиц горной породы и поверх гигроскопической своеобразную многомолекулярную пленку. При различной толщине пленок эта вода может медленно перемещаться от частиц с большей толщиной пленок к частицам с меньшей. Не передает гидростатического давления. Находится от частицы на расстояниях не больше 0,05 мкм, медленно передвигается с выравниванием толщины пленки
Образуется преимущественно в местах сопряжения частиц породы и суженных угловых участков пор, где прочно удерживается капиллярными силами (капиллярно-неподвижное состояние).
Располагается над уровнем первого от поверхности водоносного горизонта (грунтовых вод), где она образует так называемую капиллярную кайму. Мощность ее различна и зависит от состава горных пород; она минимальна в крупнообломочных породах (до 2-30-35 см), максимальна в суглинках и глинах (до первых метров). Передает гидростатическое давление.
Вода движется по поровому пространству
Вода движется по трещинам горных пород
Движение воды происходит под действием разности уровней или разности напоров
Водоносный горизонт – слой, содержащий и перемещающий влагу за счет разности уровней или разности напоров.
Гидравлический градиент/гидравлический напор
Горные породы по отношению к воде:
Физические свойства подземных вод
Температура:
Минерализация – концентрация растворов в воде твердых минеральных веществ, находящихся там в виде ионов или коллоидов.
Классификация по Вернадскому:
Радиоактивные воды в зависимости от преобладания в них тех или иных радиоактивных изотопов разделяют на три группы: радоновые, радиевые, радоно-радиевые.
-
окислы и гидроокислы (17 % массы земной коры)
Среди кислородных и гидроксильных соединений самым распространенным минералом является кварц (SiО2) (12 % массы земной коры) и его разновидности - халцедон (кварц - скрытокристаллического строения), кремень (халцедон с различными примесями). Опал (SiO2nH2О), количество воды от 6 до 34 %, строение аморфное (некристаллическое). Оксиды нерастворимы в воде, но халцедон и опал могут растворяться в кислых и щелочных средах. Кварц входит в состав всех пород: магматических (гранит), осадочных (песок и песчаник), метаморфических (кварцит). Опал и халцедон являются породообразующими элементами в осадочных кремнистых породах (опока, диатомит), в виде примесей встречаются в известняках, мергелях и др.
гематит Fe2O3, рутил TiO2, пиролюзит MnO2, магнетит, гетит HFeO2, хромит FeCr2O4, ильменит FeTiO3 др
-
карбонаты (1,7 % массы земной коры)
Основными минералами среди солей угольной кислоты являются кальцит CaCO3, доломит CaMg(CO3)2, сидерит FeCO3, магнезит MgCO2. Кальцит и доломит входят в состав осадочных пород в качестве породообразующих (известняк, мел, мергель, доломит), а также в качестве примесей (пески, песчаники, глины и др.). Магнезит входит в состав метаморфических пород (мрамор).
-
сульфаты и галоиды (0,5 % массы земной коры).
Сульфаты (соли серной кислоты). Наиболее распространенными минералами являются гипс (CaSО42H2О), ангидрит (CaSО4), барит (BaSO4). Для минералов этой группы характерны низкая твердость. Гипс и ангидрит - это основные минералы осадочных пород одноименного названия. Барит встречается как в осадочных, так и метаморфических породах.
Галоиды (соли соляной кислоты). Основными минералами являются галит NaCl, сильвин КСl, карналлит MgCl2. Они входят в состав осадочных пород (каменная и калийная соли, полигалиты). Эти минералы образуют мощные пласты галоидных пород, а также могут встречаться в виде примесей в песках и пылевато-глинистых породах.
-
Фосфаты (апатит) -
Самородные элементы (золото Au, платина Pt, мышьяк As, графит C, сера S, алмаз C и др.)
2. Визуальный метод определения минералов
2.1. Твердость (по шкале Мооса)
Спайность - способность некоторых минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием гладких блестящих поверхностей. Эти поверхности называются плоскостями спайности.
-
весьма совершенная – расщепление на отдельны листочки или чешуйки (слюда, гипс, графит) -
совершенная – рассыпание при ударе на обломки, ограниченные ровными плоскостями спайности (кальцит, галит) -
средняя –рассыпание при ударе на обломки, ограниченные как плоскостями спайности, так и неправильными изломами (полевые шпаты, флюорит, роговая обман-ка) -
несовершенная - обломки минерала ограничены неправильными поверхностями, нельзя обнаружить ровных параллельных друг другу поверхностей (кварц, халцедон, оливин).
Спайность различают также по числу направлений: в одном направлении - слюда, тальк, гипс; в двух направлениях - полевые шпаты; в трех направлениях - кальцит, галит.
2.2. Излом - поверхность раскола, прошедшая не по спайности. По характеру поверхности раскола выделяют несколько типов излома:
2.3. Блеск
Горные породы
Горные породы – геологические тела, сложенные минеральными агрегатами определенного состава и образованные при различных геологических процессах внутри земной коры или на ее поверхности. Петрогенез - процесс образования горных пород в результате магматизма, метаморфизма или осадконакопления. В зависимости от времени образования делятся на первичные (образованные в процессе петрогенеза) и вторичные (образованные в процессе изменения горной породы).
-
Мономинеральная порода – сложена одним минералом: кварцит, мрамор, известняк, лабрадорит. -
Полиминеральная порода – сложена двумя и более минералами (таких пород большинство): гранит (полевой шпат, кварц, слюда), пегматит (полевой шпат, кварц + турмалин, берилл, слюды и др), габбро.
Фациальные условия – условия формирования горных пород, определяющие их состав и внешний облик
Фация – комплекс горных пород однородных по составу и образованных в одних и тех же условиях.
Вещественный состав:
-
зерна минералов (основной) -
вулканическое стекло -
обломки ранее существовавших минералов и пород -
органические остатки -
космическая пыль
Инженерно-геологическая классификация горных пород (по Ф.П.Саваренскому с дополнениями В.Д.Ломтадзе)
Структура отражает внутренне строение горной породы, обусловленное степенью кристалличности, количеством, размером и формой минеральных зерен.
Текстура определяет взаимное расположение в пространстве минеральных зерен, характер их срастания и особенности заполнения объема.
Фазовый состав горных пород. Газовая и водная фазы.
Горные породы обычно представляют собой двух или трехфазные системы и состоят из взаимодействующих между собой твердой (минеральный скелет), жидкой (поровой раствор) и газообразной фаз.
Газовая фаза занимает от 1 — 12 до 40 — 50% объема горных пород. Газовые компоненты находятся в различных состояниях:
-
в адсорбированном состоянии удерживаются на поверхности минеральных частиц силами молекулярного притяжения и образуют на них полимолекулярные газовые пленки. Содержание адсорбированных газов зависит от: степени их дисперсности, минерального состава пород, влажности, температуры, давления, содержания органических веществ и состава самих газов. По нарастанию адсорбированной способности минералы образуют следующий ряд: кварц, мусковит, биотит, кальцит, лимонит, каолинит, гидрослюды. -
в растворенном состоянии или в поровой влаге они представлены в основном кислородом, углекислым газом, азотом и др. -
в свободном состоянии газы заполняют поровое пространство породы, не занятое водой, и составляют основную массу газообразной фазы горных пород.
Жидкая фаза (вода) по подвижности делится на:
-
связанная (45% от всей воды)-
химически связанная - входящая в состав кристаллической решетки минералов-
кристаллизационная
-
-
Входит в кристаллическую решетку минерала в виде молекул Н2O. Удаляется при температуре менее 400 С., образуются «безводные» минералы.
-
цеолитная
Не занимает определенного положения в кристаллической решетке, располагается в свободных полостях.
-
конституционная
Кислород и водород участвуют в молекулярном строении минералов в виде отдельных ионов (например гидроксильной группы (ОН- )). Может быть выделена только при разрушении кристаллической решетки минерала при температуре более 400 гр. С
-
физически связанная
-
прочносвязанная (гигроскопичная)
облекает частицы горной породы одномолекулярной тонкой пленкой и может быть удалена только при t = 105-110 C и давлении p = 1000 МПа. Замерзает при t = – 78 C, повышенной вязкости, плёнка неравномерной толщины (менее толстая на вогнутых местах, более толстая на углах).
-
рыхлосвязанная (пленочная, по Лебедеву)
образует вокруг частиц горной породы и поверх гигроскопической своеобразную многомолекулярную пленку. При различной толщине пленок эта вода может медленно перемещаться от частиц с большей толщиной пленок к частицам с меньшей. Не передает гидростатического давления. Находится от частицы на расстояниях не больше 0,05 мкм, медленно передвигается с выравниванием толщины пленки
-
свободная-
капиллярная – образуется в местах соприкосновения минеральных частиц в виде отдельных капель, которые изолированы друг от друга поверхностями частиц и менисковыми поверхностями, неподвижны и находятся в как бы защемленном состоянии
-
-
вода углов пор –
Образуется преимущественно в местах сопряжения частиц породы и суженных угловых участков пор, где прочно удерживается капиллярными силами (капиллярно-неподвижное состояние).
-
подвешенная
-
собственно капиллярная
Располагается над уровнем первого от поверхности водоносного горизонта (грунтовых вод), где она образует так называемую капиллярную кайму. Мощность ее различна и зависит от состава горных пород; она минимальна в крупнообломочных породах (до 2-30-35 см), максимальна в суглинках и глинах (до первых метров). Передает гидростатическое давление.
-
Гравитационная - это вода, находящаяся в физически свободном состоянии и передвигающаяся в нисходящем/боковом направлении под влиянием силы тяжести-
инфильтрационная
-
Вода движется по поровому пространству
-
инфлюационная
Вода движется по трещинам горных пород
-
пластовая
Движение воды происходит под действием разности уровней или разности напоров
Водоносный горизонт – слой, содержащий и перемещающий влагу за счет разности уровней или разности напоров.
Гидравлический градиент/гидравлический напор
Горные породы по отношению к воде:
-
Водопроницаемые-
Грубообломочные и песчаные -
Слабосцементированные горные породы -
Трещиноватые
-
-
Водонепроницаемые-
Монолитные и нетрещиноватые магматические и метаморфические горные породы -
Глины
-
Физические свойства подземных вод
Температура:
-
весьма холодная (ниже 4°С), -
холодная (4— 20 °С), -
теплая (20—37 °С), -
горячая (37—42 °С), -
весьма горячая (42—100 °С), -
перегретая (более 100 °С)
Минерализация – концентрация растворов в воде твердых минеральных веществ, находящихся там в виде ионов или коллоидов.
Классификация по Вернадскому:
-
пресные (до 1 г/л), -
солоноватые (1 —10 г/л), -
соленые (10—50 г/л), -
рассолы (более 50 г/л)
Радиоактивные воды в зависимости от преобладания в них тех или иных радиоактивных изотопов разделяют на три группы: радоновые, радиевые, радоно-радиевые.