Сцементированные обломочные породы образуются при скреплении обломков природным цементом, выделяющимся из подземных вод, а также при погружении рыхлых обломочных пород в глубинные зоны земной коры.
При описании сцементированной обломочной породы отмечают:
- Размер обломков;
- Форма обломков (окатанные или угловатые) – по ней устанавливают. под влиянием каких сил и среды (водной, континентальной) сформировались обломки;
- Текстура породы (слоистая, массивная);
- Состав (тип) природного цемента. Наиболее прочны породы на кремнеземистом цементе, менее прочны на железистом и карбонатном цементах и наименее прочны на глинистом.
- Характер цементации обломков. он может быть базальным (обломки погружены в цемент и не соприкасаются между собой). поровым и контактным. Наиболее прочны породы с базальным цементом.
- Минеральный состав обломков.
Конгломерат – сцементированный галечник и гравий с примесью песка. Наибольшей прочностью обладают конгломераты с кремнеземистым цементом. Используется в качестве бута, щебня.
|
|
Брекчия отличается от конгломерата угловатостью обломков. Брекчия на кремнеземистом цементе – это высокопрочная порода, устойчивая к выветриванию и малосжимаемая.
Песчаник – сцементированный песок. Цвет обычно серый или бурый. Строительные свойства песчаников во многом зависят от состава природного цемента, степени выветривания и трещиноватости. Широко используется в строительстве(Щебень, дорожные покрытия, облицовочный камень и др.). Пластовая форма залегания.
Алевролиты - сцементированные (окаменевшие) супеси, и суглинки, не размокающие в воде, с НCL не реагируют. Цвет от бурого до черного. Используется как балласт
Аргиллит – твердая порода, образовавшаяся при обезвоживании, уплотнении и цементации песчано-пылеватых и глинистых пород. в зависимости от состава цемента могут быть слабопрочными и очень прочными окварцованными породами. Характерны скрытая слоистость и анизотропность свойств, не размокает в воде. Образует массивные слоистые толщи.
Химические породы (хемогенные). –к ним относятся карбонатные породы (известняки, доломиты, мергели, известковый туф), сульфатные (гипс, ангидрит) и галоидные (каменная соль). Характерная особенность хемогенных пород – растворимость в воде.
При изучении хемогенных и органогенных осадочных пород отмечают:
1. Цвет породы.
2. Минеральный состав.
3. Структура породы. Определяется размерами кристаллов слагающих породу минералов (крупнозернистая, среднезернистая, мелкозернистая, тонкозернистая, землистая, скрытокристаллическая).
4. Плотность породы (плотная или пористая масса).
|
|
5. Наличие остатков организмов (следов, отпечатков).
6. Отличительные признаки: реакция с HCl (для карбонатов), соленый вкус и т.д.
1. Карбонатные породы.
Известняки - состоят преимущественно из кальцита CaCO3, иногда могут содержать примеси кварца, глинистых частиц и других минералов. Наиболее прочными являются массивные мелкозернистые перекристаллизованные и окварцованные известняки. Величина их сопротивления сжатию – 1000 – 2400 кг/см2.Битуминозные известняки обладают прочностью – 750-900 кг/см2, органогенные (ракушечники, коралловые, нумуллиновые, фузулиновые) - 20-30 кг/см2, Широко используется в строительстве как стеновой материал, как сырье для изготовления извести, как бут и щебень.
Доломиты - мелко-среднекристаллические породы, состоящие в основном из одноименного минерала, иногда с примесью глинистого материала. Объемная масса 2780 кг/м3,. пористость 0.5%, сопротивление сжатию - 400 – 2200 г/см2, прочность на разрыв 210. кг/см2. . При водонасыщении прочность снижается в 2 раза. Используется в качестве бута, щебня и для изготовления цемента.
Мергель - это порода, состоящая из кальцита и на 30-50% из глинистых частиц. Различают глинистый мергель (CaCO3 5-25 %), мергель (CaCO3 25-50 %),), и мергелистый известняк (CaCO3 50-75 %),). Внешне мергель мало отличим от известняка. и главным его признаком является реакция с соляной кислотой, после которой на поверхности мергеля остается пятно – концентрация на месте реакции глинистых частиц. Сопротивление сжатию 60 кг/см2. Используется для изготовления цемента.
2. Сернокислые и галоидные породы.
Гипс (CaSO4*2H2O) - незначительной твердости мономинеральная порода белого или серого цвета. Образует большие залежи, иногда сильно закарстованные. Используется для изготовления гипсовых вяжущих веществ, и в качестве добавки при производстве портландцемента.
Ангидрит (CaSO4) – обезвоженная разновидность гипса.
Каменная соль – состоящая из минерала галита.
Породы-соли образуют значительные толщи, имеют монолитное строение и практически лишены трещин.
Органогенные породы (органические).
Карбонатные породы
Мел – белая сцементированная порода, состоящая из мельчайших скелетов морских водорослей, одноклеточных животных и тонкозернистого кальцита, в сухом состоянии мел достаточно прочен, а в водонасыщенном – становится мягким. Из-за большой влагоемкости имеет малую морозостойкость.
Известняк-ракушечник – состоит из хорошо различимых раковин моллюсков или их обломков. От известняка хемогенного отличается более низкой плотностью и высокой пористостью. Большое влияние на его свойства оказывают вторичные изменения (окремнение, окварцевание и др.). Используется как стеновой камень и заполнитель легких бетонов.
Кремнистые породы.
Диатомит, трепел, опока – биохимические, преимущественно кремнистого состава, высокопористые, но довольно прочные ископаемые продукты жизнедеятельности организмов-диатомей. Используется для изготовления огнеупорных кирпичей.
Диатомит – очень легкая белая или светло-желтая порода, пачкающая руки, легко растирающаяся в тонкий порошок, состоящая из мельчайших опаловых скорлупок диатомовых водорослей. Низкий удельный вес породы обуславливается ее большой микропористостью, достигающей 92%.
Трепел – внешне трудно отличим от диатомита, состоит из мельчайших зернышек опала с примесью опаловых скорлупок диатомовых водорослей. Низкий удельный вес, способность жадно впитывать влагу (прилипает к языку).
Опока – довольно прочная, очень легкая, мелкопористая кремнистая порода белого, серого голубого, а иногда и черного цвета. По внешним признакам одни разности опок (мягкие опоки) напоминают диатомиты, а другие представляют собой довольно крепкую породу кремневидного облика. Опока, как и трепел, состоит из зернышек опала и остатков кремниевых скелетов организмов, сцементированных кремнистым веществом (продукт изменения диатомитов и трепела).
|
|
Таблица 8. Применение минералов
Минерал | Применение |
С и л и к а т ы | |
Альбит (подгруппа плагиоклазов) | Керамическое и стекольное сырье |
Ортоклаз (микроклин) | Используется для определения абсолютного возраста молодых (KZ) образований аргоновым методом и древних - стронциевым |
Анортит (подгруппа плагиоклазов) | Пол. шпаты применяются как керамическое и стекольное сырье, некоторые разновидности – как поделочный и полудрагоценный камень. |
Лабрадор | |
Мусковит | Электроизолятор. Используется в электропромышленности, при изготовлении красок, смазочных материалов. |
Биотит | |
Авгит | Породообразующие минералы магматических и метаморфических пород |
Роговая обманка | |
Оливин (хризолит или перидот) | Разновидности, содержащие мало железа, употребляются для изготовления огнеупорных кирпичей. Прозрачные разновидности – как драгоценные камни. |
Каолинит | Керамическое производство, строительное дело, бумажная промышленность, огнеупорный материал. |
Монтмориллонит | Отбеливающие глины, глинистый промывочный раствор при бурении скважин. |
Тальк | Сырье для производства огнеупорных, полировальных, изоляционных материалов, предметов украшения, пишущих средств и др. |
Асбест (горный лен) | Строительное дело. асбестоцементная кровля. |
К а р б о н а т ы | |
Кальцит | Металлургическая и оптическая промышленность, оптика, строительное дело; как поделочный камень |
Доломит | Химическая промышленность, строительное дело |
О к и с л ы, г и д р о о к и с л ы | |
Кварц (горный хрусталь, морион, аметист) | Стекольная, химическая, строительная промышленность, радиотехника, производство оптических приборов |
Халцедон (Кремень) | Применяется для изготовления часовых камней, в керамической промышленности |
Магнетит (магнитный железняк) | Важнейшая и наиболее качественная железная руда |
Лимонит (бурый железняк) | Железная руда, охра используется как краска. |
Опал | Поделочный камень. Применяется при изготовлении фильтров, в керамике, как термоизолятор. |
С у л ь ф и д ы | |
Пирит (серный колчедан) | Широко используется в химической промышленности, Особенно для производства H2SO4. |
С у л ь ф а т ы | |
Гипс (длинностолбчатая разновидность гипса – селенит) | Производство вяжущих (цемента), в химической промышленности, хирургии. |
Aнгидрит | Производство цемента, поделочный камень. Как удобрение, в химической промышленности для производства серной кислоты, в строительстве. |
Г а л о и д ы | |
Галит (каменная соль) | Пищевая, химическая промышленность для получения Cl, Na. |
Сильвин | Удобрение и сырье для химической промышленности |
Флюорит (плавиковый шпат) | Металлургическая, химическая промышленность, керамика, как поделочный кмень. |
Таблица 9. Применение горных пород
|
|
Горная порода | Применение |
Андезит (излившаяся горная порода) | Дорожно-строительный материал. Андезитовые жерла иногда несут медносульфидные, золотые оруденения. |
Базальты (излившаяся горная порода) | Дорожное строительство, железно-дорожный балласт, портовые сооружения (базальтовые столбы). |
Базальт Диабаз | Переплавляются в литой камень – базальтин. Из него изготавливают трубы, химическую аппаратуру, отличающуюся кислотостойкостью, высокой прочностью и долговечностью. |
Боксит (хемогенная осадочная горная порода) | Руда для получения алюминия, сырье для технических абразивных минералов и глинозема. |
Вулканические туфы | Туфовый щебень используется как заполнитель легких бетонов. |
Габбро (глубинная основная горная порода) | Железнодорожный балласт, добавка в бетон, так как высокопрочные и вязкие. |
Диорит (глубинная средняя горная порода, состоит из плагиоклаза, роговой обманки) | Камень для памятников, дорожное строительство, мостовой камень, щебень, гравий. |
Габбро | Используются как декоративный материал для облицовки. |
Гнейсы (русс.’гнездо’, кристал-лические сланцы, поблескивают слюдой, региональный метаморфизм) | Кристаллические сланцы – строительный и дорожный материал, железнодорожный балласт, горючие сланцы – тепловые электростанции, гранатовые сланцы – абразив, метельные политуры. |
Гранит (лат.’granum’-зерно, глу-бинная изверженная горная порода) | Памятники, тесовый камень, мостовой камень (брусчатка), месторождения руд молибдена, олова, вольфрама, золота, серебра, урана, висмута, меди, свинца, цинка, ртути, сурьмы и т. д, дорожное строительство (щебень). Красивый и надежный облицовочный материал. В виде бутового камня в качестве заполнителя для бетона. |
Диабазы (греч.’диабазис’-переход, излившаяся горная порода) | Как вязкие, прочные на сжатие -дорожное строительство. |
Диорит (глубинная,бедная кварцем горная порода) | Памятники, дорожное строительство, мостовой камень, щебень, гравий. |
Дунит (глубинная ультраосновная горная порода) | Материнская порода залежей хромита (платины) и как огнеупорный материал. |
Обсидиан (излившаяся горная порода) | Пенистые стекла, теплоизоляторы, художественные украшения. |
Порфиры (липарит) (излившаяся горная порода) | Брусчатка, облицовочный камень, дорожное строительство. |
Пемза (вулканическое пенистое стекло) | Легкий строительный материал для купольных сооружений, абразив. Теплоизоляционный, звукоизоляционный материал. Заполнитель для легких бетонов. В тонкоизмельченном состоянии в качестве гидравлической добавки. |
Сиениты | Используются как граниты. |
Трахиты | Заполнители в кислотоупорных бетонах. |
Осадочные породы | |
Обломочные породы: | |
Брекчия (грубозернистая обломочная горная порода) | Для облицовки стен (брекчии, известняка и мрамора). |
Конгломераты | Стройматериалы, железистые, золотоносные для добычи золота, железа. |
Песок | При устройстве оснований и покрытий, дренажных сооружений, изготовлении бетонов и растворов, силикатных и др. строительных материалов. |
Глины, глинистые породы (глинистые минералы, каолинит, монтмориллонит, гидрослюды, кварц, полевые шпаты + лимонит, гематит, пирит, марказит) | Производство кирпича, керамических изделий, каолинит для изоляторов высокого напряжения и бытовых марок фарфора (посуда). Жирные глины – хорошая способность к разбуханию – гидроизоляция водохранилищ, прудов, мелиоративных проектов. Твердые глины – стройматериалы. |
Глина | В керамическом производстве, производстве цементов и других строительных материалов. |
Песчаники | Чаще применяются известковые и кремнистые песчаники. Они используются в виде бута, плит для тротуаров, ступеней, а также щебня для бетона, стенового материала для стен неотапливаемых помещений, зданий, подпорных стенок набережных, стекольная промышленность. Из битуминозных песчаников извлекают природный битум. |
Химические и органогенные: | |
Сульфаты: | |
Ангидрит (‘ан’-без,’гидор’-вода,греч.) | Используется в производстве вяжущих веществ. В полированном виде – для внутренней облицовки зданий (имитация мрамора) Сырье для получения серной кислоты, цемента. |
Гипс (осадочная горная порода, результат гидратации ангидрида) | Штукатурный гипс (обожженный), художественный промысел, стройматериал (гипсовые плиты), производство серной кислоты. Служит исходным сырьем гипсовых вяжущих веществ. Может быть использован в качестве стенового и облицовочного материала. |
Кремнистые породы: | |
Диатомиты (из остатков кремниевых водорослей) | Сахарная промышленность, растительное масло – очистка. |
Трепел | Теплоизоляционные материалы, адсорбирующие и фильтрующие вещества |
Опоки (из тонкозернистого опала) | Адсорбенты. Заполнитель легких бетонов и сырье для белых вяжущих веществ. |
Карбонатные породы: | |
Доломит (хемогенная осадочная горная порода) | Применяется наравне с известняками, как строительный камень (бут, плиты, щебень) и сырье для производств каустического доломита, доломитовой извести, огнеупорных материалов, теплоизоляции, стекла. |
Известняки | Используются как стеновой материал и как заполнитель в легких бетонах. Стройматериал (обожженный известняк – строительная известь), удобрение, химическая промышленность (синтетическая резина), облицовочный камень, добавка в черной металлургии, стекольной промышленности, очищающая масса при производстве сахара, изготовление цемента. |
Магнезит | Для произв. огнеупорных изделий и изготовления минеральных вяжущих веществ. |
Мел | Производство цемента, извести, стекла, используется как активный наполнитель в пластмассах и резинах, для приготовления красок, замазок. |
Мергели (глина +карбонаты) | Лучший вид сырья для производства портландцемента, для улучшения почв |
Метаморфические породы | |
Гнейсы | Плиты для облицовки набережных, каналов, устройство тротуаров. Из него изготавливают щебень, бутовый камень. |
Мраморы (метаморфизованные известняки и доломиты) | Облицовочный камень, производство извести (после обжига), стройматериал. |
Серпентинит (змеевик)_ | Для производства асбоцементной кровли |
ЛИТЕРАТУРА.
- Передельский Л.В., Приходченко О.Е. Инженерная геология - Ростов-на Дону: Феникс, 2006.
- Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология – М.: Высш.шк., 2002.
- Ельцов Ю.А. Методические указания к лабораторным работам по инженерной геологии. – Ижевск: ИжГТУ, 1995.
- Н.Б. Лебедева. Пособие к практическим занятиям по общей геологии – М: МГУ, 1962.
- Немец Ф. Ключ к определению минералов и пород – М: Недра, 1982.