Файл: Геология и другие науки 2 Общие сведения о Вселенной. Форма и размеры Земли. 4.docx

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.

• 
  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 (SiO2nH2О), 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 (CaSО42H2О), 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.

---