Контрольная работа по "Геологии"

1. Магматические горные  породы, их минеральный состав, структуры  и текстуры.

 

Магматические породы образовались в  результате застывания магмы. Процесс  их образования состоит в постепенной  кристаллизации последней с последовательным выделением твердых минеральных компонентов при ее остывании до полного перехода в твердое состояние. При этом имеют огромное значение величины давлений, температура и содержание в ней минерализаторов — паров воды, углекислоты и др.

Полнокристаллическая  структура глубинных пород (гранит): Оr — ортоклаз; Pz — плагиоклаз; q — кварц; b — биотит

В зависимости от условий образования  магматические породы разделяются  на глубинные (интрузивные), излившиеся (эффузивные) и полуглубинные (гипабиссальные). Глубинные породы образуются на больших глубинах в условиях высоких температуры и давления, медленного и равномерного остывания магмы. Оно завершается формированием разновидностей с полнокристаллической структурой, массивной текстурой и равномерным распределением минеральных составных частей в массе породы, любые участки которой одинаковы по составу и структуре. Излившиеся породы появляются на поверхности земли в условиях низкой температуры и атмосферного давления при быстрой отдаче теплоты и быстром выделении газообразных веществ из лавы с образованием в ней многочисленных пор, сохраняющихся и после затвердевания.  Поэтому они отличаются неполнокристаллической структурой с обилием аморфного стекла, неоднородной текстурой и чередованием в ее объеме участков с неодинаковыми составом и структурой. Полуглубинные породы образуются на некоторой глубине от поверхности земли при изменяющемся режиме понижения температуры, в результате чего из магмы выделяются разноразмерные кристаллы одного и того же минерала: крупные, образовавшиеся в первую, и мелкие, появившиеся во вторую фазы кристаллизации. Структуры этих пород отличаются разнозернистостью и называются порфировидными.

Неполнокристаллическая (порфировая) структура излившихся пород (альбитовый порфир): Ав — альбит в скрытозернистоЙ  основной массе породы.

 

 

 

 

 

 

2

В составе магматических пород  существенное значение имеют оксиды SiO2; А12О3; FeO; MgO; CaO; Na2O; K2O; H2O и особенно первый, являющийся надежной характеристикой  их химического состава. В зависимости  от количественного содержания кремнезема все магматические породы разделяются на: ультракислые — свыше 75%; кислые — от 65 до 75%; средние — от 52 до 65%, основные — от 40 до 52% и ультраосновные — менее 40% кремнезема. С уменьшением его содержания возрастает плотность и темнеет окраска магматических пород, так как в их составе увеличивается количество более тяжелых железисто-магнезиальных силикатов.

Главнейшими минералами магматических  пород являются кварц, полевые шпаты, плагиоклазы, нефелин, слюды, авгит, роговая обманка и др. Калиевые полевые шпаты и кислые плагиоклазы, кварц, и слюды встречаются преимущественно в кислых породах; средние плагиоклазы, и роговая обманка — в средних, а основные плагиоклазы, и авгит — в основных породах. Формы залегания магматических пород разнообразны. Глубинные породы залегают в виде батолитов - огромных (до 160 000 км2) массивов неправильной формы; штоков — массивов изометричной формы; отличающихся от батолитов меньшими (до 100 км2) размерами; лакколитов — грибообразных тел, соединяющихся подводящими каналами с очагами магмы и жил — плитообразных тел, образованных внедрением магмы в трещины пород. Типичными формами излившихся пород являются потоки, покровы и купола (конусы). Потоки представляют собой плоские тела, вытянутые в направлении движения жидких лав. Покровы в отличие от потоков имеют равновеликие длину и ширину и образуются при массовых трещинных излияниях лав на больших площадях. Купола представляют собой конусообразные массы излившихся пород, приуроченных к месту поверхностного излияния. Остывание магматических массивов сопровождается значительным сокращением их объема с появлением многочисленных, закономерно расположенных трещин, разбивающих массив на отдельные блоки различной величины и формы — отдельности. Установление направления трещин отдельности имеет большое практическое значение при разработке магматических пород: оно облегчает их добычу, упрощает механическую разделку пород и вместе с тем эти трещины в известной степени ограничивают возможность использования их трещиноватых разновидностей в строительных целях, так как они становятся досадными дефектами изготовляемой штучной продукции.

 

 

 

 

 

3

Глубинные породы имеют высокие  показатели прочности, средней плотности, а также незначительную пористость, с которой связаны весьма низкое водопоглощение, высокие теплопроводность и морозостойкость. Из этой группы рассматриваются граниты, сиениты, диориты, габбро, перидотиты и пироксениты, расположенные в приведенном порядке по мере уменьшения в них кремнезема.

Граниты — широко распространенные в природе кислые породы, содержащие 65 - 75% SiO2. В их состав входят калиевый полевой шпат (ортоклаз, микроклин) или кислый плагиоклаз в количестве от 40 до 60%, кварц от 20 до 40% и темноцветные минералы (биотит, роговая обманка) от 5 до 20%, которые сообщают светло-серую, мясо - красную окраску этим породам. При большом количестве кварца граниты приобретают высокие твердость и хрупкость, а с увеличением содержания роговой обманки становятся более вязкими, однако легче выветриваются, особенно при наличии трещин. Присутствие пирита, большое количество слюды, отсутствие роговой обманки и помутнение окраски полевых шпатов являются нежелательными признаками при оценке гранитов. Для них характерны зернистая структура и массивная текстура. Мелкозернистые разновидности отличаются более высокими плотностью и прочностью и меньше подвержены процессам выветривания. Они являются малопористыми породами с содержанием пор от 1 до 1,5% и низким водопоглощением около 0,5% по объему; отличаются высокими морозостойкостью и сопротивляемостью истиранию; сравнительно легко поддаются механической обработке (разделке на изделия, шлифованию и полировке), хотя последняя с повышением содержания слюды затрудняется. Граниты недостаточно огнестойки: при нагревании до 900 С и выше они резко снижают прочность в связи с полиморфными превращениями кварца. Граниты находят самое широкое применение в строительстве. Крупные месторождения их известны на Кольском полуострове, в Карелии, Урале, Алтае, в Прибайкалье и т. д.

Сиениты — средние породы, содержащие до 65% SiO2. В отличие от гранитов, в них отсутствует свободный кварц. Сиениты содержат до 50 - 70% кислых полевых шпатов (чаще ортоклаз) и около 25% цветных минералов (роговая обманка и биотит). Из-за отсутствия кварца они являются более мягкими и одновременно более вязкими породами вследствие значительного содержания роговой обманки. Сиениты окрашены обычно в светлые серые, розоватые или зеленоватые тона, имеют среднезернистую структуру и массивную однородную текстуру. Сиениты встречаются реже, что снижает их значение как строительного камня.

 

 

 

4

Диориты являются средними (62 - 65% SiO2;) породами, состоящими из средних плагиоклазов (до 75%) и роговой обманки (25%), наряду с которой могут присутствовать авгит, биотит. Окраска диоритов темно-серая, темно-зеленая до черной. Они характеризуются полнокристаллической равномерно-зернистой структурой и массивной текстурой, высокой прочностью при сжатии (180 - 250 МПа), большими плотностью и средней плотностью, повышенной ударной вязкостью и достаточной устойчивостью к выветриванию, хорошей полируемостью. Эти свойства позволяют использовать диориты в качестве материалов, противодействующих различным вибрационным воздействиям (подпорные камни, фундаменты мостовых сооружений и др.), а также применять как ценный декоративный материал.

Габбро — основные породы, содержащие от 40 до 52% SiO2. Из них наиболее распространенными  являются массивные полнокристаллические породы серого, темно-серого и темно-зеленого цветов, сложенные примерно равными  количествами основного плагиоклаза и диаллага (разновидности авгита). Разновидности габбро, состоящие почти из одного основного плагиоклаза Лабрадора (более 85%), называются лабрадоритами, имеющими серую и черную окраску с красивыми переливами в синих и зеленых тонах за счет иризации (отражения световых лучей от внутренних плоскостей спайности этого минерала) и благодаря этому являются ценным декоративным и облицовочным материалом. Габбро — тяжелые породы с почти одинаковыми истинной плотностью и средней плотностью, отличающиеся высокой вязкостью, которая затрудняет их обработку. Месторождения габбро широко распространены в Карелии, на Кольском полуострове, Украине, в Средней Азии и др.

Перидотиты и пироксениты —  ультраосновные бесполевошпатовые  полнокристаллические породы, содержащие менее 40% SiO2 и сходные по своим свойствам. Постоянными минеральными компонентами перидотитов являются оливин (30 - 70%), авгит и гиперстен, а пироксениты состоят почти целиком из последних. Обе породы часто содержат примеси рудных минералов, повышающих их среднюю плотность. Отличаются крупно- и среднезернистой структурой и массивной текстурой. Высокая твердость этих пород затрудняет разработку месторождений, а высокая вязкость осложняет их обработку, вследствие чего они применяются в качестве материалов особого назначения в специальных гидротехнических и других сооружениях, для устройства внутренних интерьеров гражданских зданий, а также как поделочный и художественный материалы.

 

 

 

5

Излившиеся породы являются аналогами  глубинных по составу, но сильно отличаются от них по структурным и текстурным особенностям. Наличие неполнокристаллической и стекловатой структур, а также немассивной часто пористой текстуры неблагоприятно отражается на стойкости их к выветриванию и стабильности прочностных показателей. Однако среди них обнаруживается немало плотных и прочных разновидностей, широко применяемых в строительстве. Из их числа рассматриваются кварцевые порфиры и липариты; бескварцевые порфиры (ортофиры) и трахиты; порфириты и андезиты; диабазы и базальты, расположенные в приведенном порядке по тому же признаку уменьшения кремнезема, что и в группе глубинных пород.

Кварцевые порфиры и липариты —  излившиеся аналоги гранитов. Кварцевые  порфиры относятся к древним, а липариты — к нововулканическим породам. От гранитов они отличаются порфировой структурой с наличием в мелкозернистой или стекловатой массе породы вкрупленников — крупных кристаллов кислого полевого шпата и реже кварца. Цветные силикаты наблюдаются в виде мелких чешуек биотита или тонких иголочек роговой обманки. Кварцевые порфиры окрашены в красновато-бурые тона и являются плотными породами. Предел прочности при сжатии изменяется у них в зависимости от содержания кварца и вулканического стекла, значительно повышаясь при увеличении первого и одновременном снижении второго в массе породы. От количества, размеров и степени разрушения вкрапленников зависит пористость пород, с которой связаны величина их водопоглощения и морозостойкость. Липариты — более легкие и пористые по сравнению с кварцевыми порфирами породы белого, светло-серого цвета, содержащие небольшие вкрапленники кислого полевого шпата и среднего плагиоклаза, а также повышенное количество нераскристаллизованного вулканического стекла. В свежем состоянии обе эти породы применяются для изготовления тесаного камня, бута, щебня и др. Декоративный вид и способность полироваться позволяют применять некоторые разновидности липаритов наравне с гранитами для отделочных работ. Месторождения этих пород имеются на Кавказе (Армения), Урале, в Средней Азии, а также в Казахстане.

Бескварцевые порфиры (ортофиры) и  трахиты являются соответственно древними и молодыми излившимися аналогами  сиенитов. У ортофиров сильно изменен  минеральный состав с появлением в нем вторичных минералов: каолинита, карбонатов, хлоритов и др., которые уплотняют породу, заполняя ее пустоты, и способствуют образованию вторичной микрозернистой структуры. Бескварцевые порфиры окрашены в серовато-зеленый или красновато-бурый цвета.

 

 

 

6

Трахиты — пористые и сильношероховатые  породы белой, серой, желтоватой окраски с ясно выраженной порфировой структурой. Соотношение вкрапленников (кислый полевой шпат) и вулканического стекла в породе сильно варьируется: встречаются плотные зернистые разновидности со средней плотностью от 2200 до 2600 и вместе с тем сильнопористые, напоминающие пемзу. Высокая пористость трахитов способствует их быстрому выветриванию. Они менее прочны, быстро истираются и маломорозостойки. Предел прочности обеих пород невысок и составляет 60 - 70 МПа. Их используют для изготовления бута, щебня, колотой и тесаной шашки, а также как кислотоупорные материалы. Красивые разновидности ортофиров применяются для отделочных работ (алтайские ортофиры). Эти породы хорошо поддаются обработке, но не полируются и быстро истираются.

Порфириты и андезиты — плагиоклазовые излившиеся аналоги диоритов, соответственно древне и нововулканического возраста. Отличаются пористой текстурой и порфировой структурой с вкрапленниками плагиоклазов или роговой обманки. Порфириты отличаются повышенной выветрелостью и наличием вторичных силикатов — серицита, хлорита и др. Заполняя поры пород, они окрашивают их в сероватые и зеленоватые тона, вследствие чего порфириты называют зеленокаменными породами. Свежие порфириты являются плотными породами со средней плотностью до 2500 - 3000 и пределом прочности при сжатии 160 - 250 МПа. Андезиты — менее выветрившиеся серые, желтовато-серые или буроватые пористые породы, сложенные авгитом или роговой обманкой и средним плагиоклазом — андезином, которые встречаются в виде вкрапленников в основной массе плотной или пористой мелкозернистой породы.  Порфириты и андезиты достаточно плотные (2700 - 3100) и прочные породы, с пределом прочности при сжатии от 140 до 250 МПа, который показывает широкий разброс ее значений в зависимости от их пористости. Высокие показатели прочности относятся главным образом к плотным роговообманковым и авгит - содержащим разновидностям андезитов. Обе породы используются как дорожный камень; пористые легкие разновидности андезитов идут на изготовление стенового материала, из плотных же андезитов получают кислотостойкие материалы. Красивые разновидности порфиритов применяются для отделочных работ. Порфириты распространены на Кавказе, Урале, в Средней Азии, на Алтае, Дальнем Востоке, а андезиты — на Украине, Кавказе, в Восточной Сибири.

 

 

 

 

7

Диабазы и базальты — излившиеся древне и нововулканические аналоги габбро, отличающиеся от него своими структурными и текстурными особенностями. Диабазы имеют скрытокристаллическую структуру, характерную тем, что промежутки между переплетенными кристаллами основного плагиоклаза (Лабрадора) заполнены мелкозернистой авгитовой массой. Они окрашены в зеленые и зеленовато-серые тона. В связи с большим содержанием железисто-магнезиальных силикатов они отличаются значительной вязкостью, высоким пределом прочности при сжатии от 300 до 450 МПа и средней плотностью 2700 - 2900 кг/м3. Имеют средние твердость и обрабатываемость и хорошо полируются.

Базальты макроскопически представляют собой черную плотную застывшую лаву, находящуюся в скрытокристаллическом или аморфном состоянии с зернистым строением и стекловатой массой, заполняющей промежутки между зернами различных размеров; вместе с тем наблюдаются также порфировые разновидности этих пород. В базальтах часто встречаются различные включения (ксенолиты), снижающие их качество как строительных материалов. Они являются твердыми и одновременно хрупкими труднообрабатываемыми породами, их прочность варьируется в широких пределах от ПО до 500 МПа, и в связи с большим содержанием стекла может резко падать, плотность составляет 3,1 - 3,3 г/см3, а средняя плотность — 3000 - 3300 кг/м3. Наиболее ценными считаются свежие мелкозернистые базальты, не содержащие стекла и оливина. Базальты являются хорошими кислотоупорными и электроизоляционными материалами и высоко ценятся как сырье для каменного литья. Литой камень базальтин используется для получения отделочных изделий, труб, химической аппаратуры, отличающихся кислотоупорностью, высокой прочностью (до 800 МПа) и долговечностью. Диабазы и базальты добываются в Карелии, на Украине, Кавказе, Урале, в Забайкалье, на Камчатке и др.