Відомості про гірських породах

Під назвою «гірська порода» розуміється природний мінеральний агрегат більш-менш певного складу і будови, що є продуктом геологічних процесів і утворює в земній корі самостійні тіла. Вивченням гірських порід займається наука геологічного циклу петрографія петрографія.

Практичне значення гірських порід велике. З гірськими породами пов'язано більшість корисних копалин - дорогоцінні камені, золото і поліметали, залізо та ін. Гірські породи є вмістилищем як рудних корисних копалин, так і нерудних - питних і мінеральних вод, нафти і газу. Гірські породи самі є об'єктом експлуатації, як, наприклад, виробні і будівельне каміння. І. нарешті, в їх природному заляганні вони служать підставою для гідротехнічних, промислових та інших інженерних споруд, називаючись в цьому випадку грунтами.

Тому майбутні фахівці будівельного профілю повинні вміти визначати склад гірської породи і її будову.

Вивчення гірських порід включає польові та лабораторні дослідження. У польових умовах робиться первинне візуальне визначення гірських порід за їх зовнішніми ознаками - дається макроскопічний опис мінерального складу і будови порід, з'ясовуються умови їх залягання і, по можливості, геологічна обстановка їх формування.

Визначення точної назви гірської породи, її складу і структури можливо тільки в спеціальній петрографічної лабораторії, де застосовують різні спеціальні методи: оптичні, хімічні, рентгенографічні та ін.

У навчальних цілях студенти будівельних спеціальностей вивчають склад і будова найбільш поширених порід візуально за зовнішніми ознаками, а також на підставі простих якісних реакцій (взаємодія з 10% соляної кислої).

2. Інженерно-геологічна класифікація гірських порід

Природним геологічним ознакою для класифікації різних гірських порід, що складають земну кору, яв-ляется їх походження (генезис). За походженням ви-ються три групи гірських порід:

магматичні. утворені при охолодженні розплавленої магми;

осадові. утворюються на поверхні землі в процесі відкладення продуктів руйнування існуючих раніше порід (уламкові, хімічні опади, мінеральні та органічні залишки різних організмів);

метаморфічні. утворені в надрах землі в процесі впливу на колишні породи (магматичні і осадові) високих температур, тиску і газів.

Кожна з цих генетичних груп порід істотно від-суб'єктивна від інших і має низку тільки їй властивих ха-характерних ознак і властивостей. Найважливіші з них: міні-ральних склад, структура, текстура, умови залягання, ха-рактер структурних (межмінеральних) зв'язків і фізико-ме-ханических властивості - є наслідком особливостей об-разования гірських порід і подальшого їх перетворення в земній корі.

Мінеральний склад порід представлений:

- кристал-лическими зернами мінералів у магматичних і метаморф-чеських порід;

- уламками мінералів і порід, кристалами солей, скритозерністих мінеральних мас;

- мінеральних залишків різних організмів у осадових порід.

Структурою називається будова породи, обумовлений-ве станом мінеральної речовини (кристалічна, об-ломочное, аморфне) і розміром складових мінеральних со-складових. Розрізняють кристалічну (велико-, дрібно-зернисту), скловату, уламкові та інші структури.

Текстура - складання породи, обумовлене відноси-них розташуванням і розподілом складових міні-ральних частинок в її обсязі. Текстура є дл-ським ознакою при визначенні походження гірських по-род.

Розрізняють такі основні види текстур:

- масивна - характерна для магматичних порід; міні-рали розташовуються в обсязі породи рівномірно в усіх напрямках;

- шарувата - характерна для осадових порід; мінерали складають шари, прошарки;

- Сланцеватая - характерна для більшості метаморфич-ських порід; мінеральні зерна мають видовжену, листова-тую форму і розташовуються в породі паралельно один одному.

В інженерній геології і будівельної практиці частіше ис-користується термін грунт, - під яким слід розуміти гірські породи, що знаходяться в сфері інженерної діяльності людино.

Геотехнічні властивості грунтів визначаються характе-ром структурних зв'язків між мінеральними частинками.

Розрізняють такі структурні зв'язки.

Кристалізаційні (хімічні) зв'язку образу-ються в породі при раскрісталлізаціі магматичного рас-плаву, випаданні хімічних солей з водних розчинів. Хімічні структурні зв'язки характерні для порід з кри-сталлізаціонной структурою: магматичних, метаморфічних-ських і осадових зцементованих. Наявність міцних хі-чеських зв'язків між окремими мінеральними елементами обумовлює високу міцність цих гірських порід.

Структурні зв'язки в слабо зв'язкових осадових породах (глинах), нескладних (пісках) мають більш складну приро-ду. Вони виникають в результаті взаємодії між іонами і атомами кристалічних решіток мінеральних часток, між частинками і іонами, молекулами хімічної речовини, що знаходиться в водному розчині, і молекулами цементи-рующего речовини. З фізичної точки зору ці зв'язки обу-словлени силами молекулярного, іонного, електростатичного-го і магнітного тяжіння між частинками.

Молекулярні зв'язки проявляються при зближенні атомів або мікроскопічних тіл завдяки молекулярним (вандерваальсовскім) силам. Величина їх змінюється в за-лежно від дисперсності породи і змісту зв'язковою води, що обумовлює розклинюючий дію. Молекулами-лярні сили проявляються в сухих тонкодисперсних породах.

І о н н о-е л е к т р о с т а т и ч е с к и ї зв'язку обумовлені наявністю у колоїдних і глинистих частинок при взаимодейст-вії з розчинами подвійного електричного шару. Обмінні катіони, перебуваючи між негативно зарядженими глини-простими частинками, утворюють міцні електростатичні зв'язку.

Структурні зв'язки в тонкодисперсних породах часто на-викликають водно-колоїдними. так як в їх формуванні су-громадської значення мають вода і мінеральні колоїди.

Електростатичні зв'язку виявляються на контак-ті різнозаряджені мінеральних часток. Електростатичні зв'язку мають практичне значення в піщаних і пилуватих породах при незначній їх вологості.

Магнітні зв'язку виникають в умовах природного геомагнітного поля, проявляються внаслідок магнітного при-тяжіння частинок один до одного на початкових стадіях форми-вання осаду.

Капілярні зв'язку проявляються в дисперсних поро-дах (наприклад, пухких пісках). В результаті взаимодейст-вия води з твердими частинками породи відбувається змочуючи-ня їх з утворенням в порах менісків, що зв'язують ча-стіци між собою.

Виветрелих порід. Вивітрювання - руйнування гірських порід під дією екзогенних факторів в приспів-поверхневі товщі земної кори. Розрізняють фізичне ви-ветріваніе, хімічне та органічне.

Фізичне вивітрювання відбувається при коливанні температури атмосфери або розклинюється дії за-мерзающей води в тріщинах; в результаті зникають структурні зв'язки, порода поділяється на уламки, окремі зерна мі-нераль.

Хімічне вивітрювання - це руйнування породи при впливі кисню повітря (окислення), вуглекислого газу (каолінізація), води (гідратація) і інших хімічно активних з'єднанні. Відбувається руйнування породи з про-разованием нових хімічних сполук - вторинних мі-нераль і порід.

Органічне - руйнування порід під дією ор-ганизмов (живих, коренів рослин) і продуктів їх розкласти-ня (органічних кислот); відбувається збагачення руйнуючої-шенной породи органічними залишками. формується грунт.

В результаті вивітрювання формується кора вивітрювання, що складається з продуктів руйнування гірських порід.

Відповідно до чинного в нашій країні ГОСТ 25100-95 все грунти поділяються на два класи:

клас скельних грунтів - грунти з жорсткими структурними зв'язками; об'єднує магматичні, мета-морфіческого, осадові зцементовані і штучні (закріплені цементом в природному заляганні) гірські породи;

класснескальних грунтів - грунти без жорстких структурних зв'язків; об'єднує осадові породи, в кото-яких зв'язку між мінеральними частинками відсутні (пе-сік, гравій та ін.) або дуже слабкі, водно-колоїдні (гли-ни, торф, грунт і ін.). До цього класу належать і искусст-ються ґрунти - насипні, намивні і ущільнені в при-рідному стані.