Горные породы

1. Горные породы

2.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ – естественные соединения и скопления минералов,
возникшие в земной коре или на ее поверхности в результате
затвердевания природных силикатных расплавов (магма, лава),
накопления осадков или преобразования ранее существовавших пород.
ГРУНТ – любая горная порода, почва или антропогенное геологическое
образование, рассматриваемые как многокомпонентные (минеральные
частицы, флюиды, газы, биота) динамические системы, изучаемые связи с
инженерной деятельностью человека.
ПОЧВА – природное образование, состоящее из генетически связанных
горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных
слоев литосферы под воздействием воды, воздуха, живых организмов,
растительности и обладающее плодородием (способностью обеспечивать
растения и микроорганизмы водой, пищей, минеральными солями для
воспроизводства биомассы).

3.

Все горные породы состоят из минералов. В земной коре содержится
более 7000 минералов и их разновидностей, но только 100 из них имеют
широкое распространение и входят в состав тех или иных горных пород,
такие минералы называют породообразующими.
Так например, один из самых распространенных минералов в земной
коре является кварц, породообразующий минерал большинства
магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в
земной коре составляет 12%. Общая доля кварца в земной коре
составляет более 60%.

4.

Минералы являются составной частью любых горных пород, слагающих
земную кору. В инженерной геологии изучению минерального состава
горных пород уделяется достаточно большое внимание. Это связано с тем,
что такие важнейшие строительные свойства горных пород (грунтов), как
прочность, сжимаемость, плотность частиц грунта, растворимость в воде,
устойчивость к выветриванию и др., во многом определяются тем, из каких
минералов они состоят.
Минералы – это природные химические соединения или самородные
элементы, которые имеют определенный химический состав и физические
свойства и образуются в результате физико-химических процессов,
происходящих в земной коре или на ее поверхности.
Минералогия - наука, занимающаяся изучением минералов.
Петрография – наука, занимающаяся изучением горных пород.

5.

6.

Происхождение минералов. По условиям образования минералы
подразделяются на 3 группы: эндогенные, экзогенные и метаморфические.
Эндогенные («эндо» - внутри) минералы образуются в глубинах земной
коры при кристаллизации магматического огненно-жидкого силикатного
расплава или его производных (полевые шпаты, слюды, кварц,
самородные элементы).
Экзогенные («экзо» - внешние) образуются в самой верхней части земной
коры и на ее поверхности при разрушении горных пород, переотложении и
осаждении из водных растворов и т.п. (гипс, галит, глинистые минералы).
Метаморфические минералы – это видоизмененные минералы, которые
образуются в недрах Земли под воздействием на другие минералы
высоких температур, давления, а также химически активных веществ
(тальк, хлориты и др.).
Отдельно выделяется группа искусственных минералов, специально
созданных человеком для различных технических целей.

7.

Физические свойства и химический состав минералов
К физическим свойствам относятся морфологические (внешняя форма),
оптические (цвет, блеск, прозрачность, цвет черты и др.) и механические
(твердость, спайность, излом, плотность) свойства.
Морфологические признаки. Внешняя форма (облик) минералов может
быть выражена кристаллами, большими многогранниками либо небольшими
зернами.

8.

Оптические свойства. Цвет минералов зависит от химического состава и
может изменяться при наличии примесей. Например: кварц может быть
бесцветным (горный хрусталь), черным (морион), фиолетовым (аметист),
желтым (цитрин) и т.д. Для некоторых минералов (малахит, азурит) цвет
строго постоянен. Очень часто более важным отличительным признаком
минерала, чем цвет, является его черта.
1
4
2
1 – горный хрусталь;
2 – аметист;
3 – малахит;
4 - азурит
3

9.

Ядовитые минералы
Сульфид ртути (киноварь) – «кровь дракона»,
самый токсичный минерал для обработки из всех
существующих на Земле.
Способен выделять чистую ртуть при обработке или
нагреве
Аурипигмент (Orpiment) – камень,
состоящий из мышьяка и серы.
Способен
выделять
канцерогенный,
нейротоксический порошок мышьяка.
Стибнит (Stibnite) – сульфид сурьмы, выглядит
как серебро.

10.

Торбернит (Torbernite) – «минерал из ада»,
образуются в качестве вторичных месторождений в
гранитных скалах, и состоят из урана.
Если
распада
урана
в
Чернобыле
было
недостаточно, то смертельный газ радон, способен
вызвать рак легких, медленно исходя из этих
красивых камней.
Арсенопирит (Arsenopyrite) – «золото
дураков», но с небольшой разницей. Человек,
перепутавший его с золотом, будет не просто
дураком. Арсенопирит является сульфидом
железа и мышьяка, и обладает смертельно
токсичным и канцерогенным действием
Галенит (Galena) – главная руда для добычи
свинца.
Смертельная опасность отравление пылью

11.

Блеск минералов. Различают металлический (пирит, галенит) и
неметаллический блеск, который подразделяется на стеклянный (кальцит,
гипс), жирный (тальк), матовый (полевые шпаты, каолинит), перламутровый
(слюда), шелковистый (асбест) и др.
Пирит
Галенит
Тальк
Прозрачность минералов бывает различной – от минералов, легко
пропускающих свет (горный хрусталь, кальцит), до непрозрачных (роговая
обманка, пирит). Такие минералы, как гипс, опал и др. относятся к
полупрозрачным.
Гипс
Опал

12.

Механические свойства минералов, особенно их твердость – являются
важнейшими диагностическими признаками. Твердость характеризует
способность минералов противостоять царапанью, сверлению или истиранию.
Относительная твердость минералов определяется по 10-бальной шкале,
предложенной Ф. Моосом (1812 г.).
Твердость
по Моосу
Минерал
Химическая
формула
Визуальный признак
твердости
1
Тальк
Mg3Si4O10(OH)2
2
Гипс
CaSO4 2H2O
3
Кальцит
CaCO3
царапается медной монетой
4
Флюорит
CaF2
5
Апатит
Ca5(PO4)3(OH-,Cl,F-)
царапается ножом,
оконным стеклом
6
Ортоклаз
KAlSi3O8
царапается напильником
7
Кварц
SiO2
8
Топаз
Al2SiO4(OH-,F-)2
царапается ногтем
поддается обработке
алмазом, царапает стекло
9
Корунд
Ai2O3
поддается обработке
алмазом, царапает и режет
стекло
10
Алмаз
C
режет стекло

13.

Спайность – способность минералов раскалываться или
расщепляться по определенным ровным плоскостям.
Спайность бывает:
-весьма совершенная (слюды);
-совершенная (кальцит);
-средняя (полевые шпаты);
-несовершенная (апатит);
-весьма несовершенная (кварц).
Излом – форма поверхности, которая образуется при
раскалывании минералов. Различают излом раковистый
(кварц), ровный (магнетит), землистый (лимонит),
занозистый (асбест) и др.
Плотность минералов колеблется от 0,6 до 23
г/см3. По плотности их делят на легкие – до 2,5
г/см3, средние – от 2,5 до 3,3 г/см3, тяжелые – от
3,3 до 6,0 г/см3 и очень тяжелые – более 6,0 г/см3
(рудные минералы).

14.

По химическому составу и
подразделяются на 10 классов.
их
внутреннему строению
минералы
Класс
Минерал
Химическая формула
Силикаты
Ортоклаз
K[AlSi3O8]
Карбонаты
Кальцит
CaCO3
Оксиды
Кварц
SiO2
Гидроксиды
Опал
SiO2 nH2O
Сульфиды
Пирит
FeS2
Сульфаты
Гипс
CaSO4 2H2O
Галоиды
Галит
NaCl
Фосфаты
Апатит
Ca5(F, Cl) [PO4]3
Вольфраматы
Вольфрамит
(Fe, Mn)WO4
Самородные
элементы
Алмаз
C

15. Магматические горные породы

Горные породы
Магматические
Осадочные
Метаморфические
1. Магматические г.п. – образуются в результате внедрения и остывания
проникших в земную кору с глубины магматических масс (каменных
расплавов сложного химического состава) с высокой температурой или в
результате излияния их на поверхность.
2. Осадочные г.п. – образуются в результате механического выпадения
осадка в воде или из воздуха (песок, глина), химического осаждения в воде
(каменная соль) как результат жизнедеятельности организмов в водной среде
(мел, известняк), в результате деятельности льда в периоды оледенения
континентов и др.
3. Метаморфические г.п. – это породы магматического или осадочного
происхождения, претерпевшие под влиянием высоких температур, давления
и других факторов более или менее глубокие изменения (известняк –
мрамор; глина – глинистый сланец – роговик).

16.

17.

Магматическими, называются породы образующиеся при сложных
процессах при остывании магмы. Эти породы являются первичными по
образованию.
Магма – сложный силикатный расплав насыщенный парами и газами с
температурой порядка 2000 0С и летучими компонентами.

18.

При остывании магмы происходят следующие процессы:
1) Дифференциация:
а) по удельному весу;
б) ликвация
Ликвация – это разделение несмешивающихся жидкостей
2) Кристаллизация
В результате этих процессов происходит расслоение горных пород и
образуются интрузивные (глубинные) магматические горные породы (у пород
крупные кристаллы).
Магма поступает под давлением по трещинам и по разломам на дневную
поверхность земли.
Эффузивные
Магма
дифференциация
кристаллизация
Гипабиссальные
Интрузивные

19.

20.

Классификация магматических пород по происхождению

21.

Структура – это совокупность внутреннего строения г.п., обусловленная
наличием и взаимным расположением кристаллов (характеризуется
степенью кристалличности):
1. Полнокристаллическая – кристаллы видны невооруженным глазом
(характерна для интрузивных);
2. Порфировая (характерна для гипабиссальных);
3. Афонитовая – кристаллы видны только под микроскопом (характерна
для эффузивных);
4. Стекловатая (обсидиан, пемза).
Текстура – плотность горной породы:
1. Массивная;
2. Флюидальная (со следами течения магмы);
3. Шлаковая (пористая, кавернозная).

22.

Классификация магматических горных пород по
химическому составу (по содержанию диоксида кремния)
кислые
средние
основные
ультраосновные
SiO2 > 65%
52% < SiO2 < 65%
45% < SiO2 < 52%
SiO2 < 45%

23.

Класс
Кислые
Средние
Основные
Ультраосновные
Содержание МинералогиSiO2, %
ческий состав
> 65 %
Кварц, полевые
шпаты, роговая
обманка, слюда
(52 - 65) %
Полевые шпаты,
роговая
обманка, слюда
(45 - 52) %
Полевые шпаты,
роговая
обманка,
лабрадор, авгит
<45 %
Роговая
обманка, авгит,
оливин
Интрузивные
Гипабиссальные
Эффузивные
Гранит
Кварцевый
порфир
Липарит
Сиенит
Ортофир*
Трахит*
Диорит
Порфирит
Андезит
Диабаз
Базальт
-
-
Габбро
Лабрадорит
Дунит
Перидотит
Пироксенит
Вулканические породы непостоянного состава:
-Обсидиан (вулканическое стекло, негазированная лава);
-Пемза, вулканический туф (газированная лава)

24.

Вопросы для контрольной работы:
1. Название горной породы;
2. Класс, содержание SiO2, %;
3. Происхождение (фация);
4. Минералогический состав;
5. Структура породы;
6. Текстура породы;
7. Физико-механические свойства (плотность, прочность);
8. Применение в строительстве.