Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




09.07.2019


09.07.2019


08.07.2019


08.07.2019


04.07.2019


02.07.2019


29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019





Яндекс.Метрика
         » » Основные генетические типы горных пород

Основные генетические типы горных пород

13.12.2017

Скальные горные породы характеризуются высокой прочностью, малыми деформируемостью и водопроницаемостью, высокой устойчивостью и сопротивляемостью к воздействию атмосферных факторов. Генетически они подразделяются на магматические массивнокристаллические, метаморфические массивно- и слоисто-кристаллические и осадочные прочно сцементированные. В эту группу должны быть включены также горные породы, искусственно уплотненные и укрепленные цементацией (техногенные), свойства которых сопоставимы со свойствами естественных твердых пород.

Полускальные горные породы отличаются от скальных несколько пониженными показателями физико-механических свойств вследствие особенностей состава, строения и физического состояния (трещиноватости, выветрелости и др.). К этой группе пород относятся: 1) магматические, метаморфические и осадочные прочно сцементированные, характеризующиеся повышенной трещиноватостью, скважностью и выветрелостью; 2) обломочные слабо сцементированные; 3) глинистые высокой степени литификации; 4) органогенные и органогенно-химические; 5) пирокластическне и эффузивно-осадочные сцементированные; 6) техногенные — разнообразные естественные породы, искусственно уплотненные и укрепленные различными средствами.

Как было отмечено выше, магматические, метаморфические осадочные породы по своему происхождению достаточно обособлены и отличаются рядом только нм присущих характерных признаков н свойств. Эти качественные отличия каждого генетического типа горных пород являются прямым следствием условий их образования и существования в земной коре.

Магматические горные породы образуются из магматических расплавов. В зависимости от состава магмы, условий ее остывания и кристаллизации в земной коре образуются горные породы того или иного петрографического состава и структуры. Следовательно, у магматических пород (интрузивных и эффузивных) уже в магматическую фазу при определенных термодинамических и физико-химических условиях формируются минеральный состав, структура и структурные связи, т. е. важнейшие петрографические признаки, оказывающие влияние нг их физико-механические свойства.

Под влиянием тектонических движений магматические массы, внедряясь в толщу земной коры, подвергаются давлению со стороны движущихся масс боковых пород. Такое давление приводит к истечению магмы в направлениях, перпендикулярных к нему. В эту фазу начальной магматической тектоники — прототектоники — начинают зарождаться и развиваться текстурные особенности породы, проявляющиеся в равномерном или неравномерном распределении в ней ориентированных кристаллов минералов, шлировых выделений, ксенолитов, следов флюидности, линейности, полосчатости, сланцеватости и т. п. Все это в конечном счете создает неоднородность, анизотропность породы, формирует поверхности и зоны ослабления, явно проявляющиеся или скрытые.

По мере остывания и кристаллизации магматических масс под влиянием внутренних сил и продолжающихся тектонических движений (боковое давление) в отвердевшем массиве образуются системы скрытых, закрытых и открытых микро- и макротрещин, расколов и разломов. По ним, как по каналам, поднимаются магматические растворы, которые, остывая, образуют жилы, дайки и т. п. Эти процессы характеризуют позднемагматическую фазу формирования магматического массива. Некоторые системы трещин, расколов и разломов появляются после полного затухания магматических процессов, в постмагматическую фазу или даже во время последующих тектонических циклов (табл. II-1). Все эти явления поздне- и постмагматической фаз создают внутреннюю структуру массы магматических пород с присущими им «дефектами», влияющими на их прочность, деформируемость, устойчивость, скважность, водопроницаемость, водоносность и т. д.

Таким образом, формирование магматических пород протекает в особых термодинамических условиях, создающих большие внутренние напряжения сжатия, при постоянном влиянии внешних тектонических движений (боковое давление). Эти значительные внутренние напряжения в породах проявляются в их структурно-петрографических особенностях.

Из приведенного следует, что инженерно-геологическая характеристика скальных магматических пород в образце всегда должна существенно отличаться от характеристики, которую они имеют в условиях естественного залегания. Поэтому в основе инженерно-геологического изучения этих пород должны быть структурно-петрографические и структурно-тектонические полевые наблюдения и исследования. Лабораторные исследования магматических пород позволяют расширить характеристику их свойств, но изменить полевую оценку мест расположения сооружений, условий их строительства и прогноз устойчивости не могут.

Совокупность процессов образования осадков и осадочных пород принято называть литогенезом. Изучение общего хода и закономерностей литогенеза — задача сложная, а изучение формирования свойств осадочных пород в процессе их образования и существования в земной коре — задача еще более сложная. Однако надо ясно представлять, что знание способа и условий образования осадочных толщ — это знание свойств осадочных пород.
Как известно, образование осадочной породы происходит в несколько последовательных этапов: 1) образование исходного материала при выветривании материнских пород; 2) перенос этого материала и частичное отложение на путях перемещения; 3) отложение осадочного материала в конечных пунктах осадконакопления; 4) преобразование осадков в породы; 5) изменение пород в земной коре при прогрессивном развитии осадочного процесса или их разрушение, выветривание — при регрессивном. Последние два этапа — преобразование осадка в породы (диагенез) и изменение пород в земной коре (катагенез) — представляют собой стадии литификации, т. е. окаменения сначала осадка, а затем породы (рис. II-1).

В зависимости от условий и способа накопления осадочного материала образуются различные генетические и петрографические типы осадочных пород — обломочные, глинистые, химические, органогенные и пирокластические. Свежеотложившиеся осадки под влиянием различных факторов литификации претерпевают те или иные изменения состава, состояния и свойств. Диапазон этих изменений от осадка до высоколитифицированной породы контролируется довольно точно.
Метаморфические породы образуются из магматических и осадочных пород разного состава в результате глубокого их преобразования под влиянием высоких температур (до 850—900°С) и давления (до 1—2 тыс. МПа), действия горячих растворов и летучих компонентов. Большое значение при этом имеет и состав исходных пород. Метаморфические породы, как правило, приурочены к подвижным складчатым зонам, их образование связано с тектоническими движениями, сопровождающимися магматическими процессами. Метаморфическая перекристаллизация есть одна из форм движения вещества в процессе тектонического перемещения масс горных пород. Поэтому для метаморфических пород, кроме того, что они обычно имеют полнокристаллическое строение и существенно состоят из особых «метаморфических» минералов, характерны панпараллельное расположение чешуйчатых, листоватых, игольчатых я призматических кристаллов минералов, а также различные формы трещиноватости, кливажа и сланцеватости.

Текстурные и структурные особенности метаморфических пород свидетельствуют о том, что их образование происходило не в спокойно залегающих толщах, а в механически подвижной, текучей среде горных масс. Все это обусловило закономерное расположение отдельных компонентов метаморфических пород, их неоднородность (не одного рода слои, полосы, зоны, участки), изменчивость (изменения от точки к точке) и анизотропность (изменения в разных направлениях) свойств, образование поверхностей и зон ослабления.

Следовательно, важнейшие особенности метаморфических пород связаны с их происхождением. Они более заметны и существенно проявляются в условиях естественного залегания пород. Поэтому в основе инженерно-геологического изучения метаморфических пород, так же как и других скальных и полускальных пород, должны быть структурно-петрографические и структурно-тектонические полевые наблюдения и исследования.

Степень преобразования и изменения первичных пород при метаморфизме зависит от той физико-химической и термодинамической обстановки, в которой они оказались. Так как в разных зонах земной коры обстановка неодинакова, то различают три главные ступени метаморфизма — низкотемпературную, среднетемпературную и высокотемпературную.

Низкотемпературная ступень характеризуется слабым проявлением метаморфизма вследствие умеренных температуры и давления. При сравнительно значительном одностороннем тектоническом давлении происходят катаклаз пород и замена безгидроксильных минералов минералами, содержащими гидроксил или воду. На этой ступени образуются такие метаморфические породы, как филлиты, тальковые и хлоритовые и другие метаморфические сланцы.

Среднетемпературная ступень характеризуется значительным проявлением метаморфизма вследствие более высоких температуры и давления, а иногда и значительного одностороннего давления. Здесь образуются различные минералы, не содержащие гидроксильную воду, наряду с минералами, содержащими ее. Условия для образования катаклазитов неблагоприятны, хорошо развивается сланцеватая текстура. Для этой ступени характерны различные кристаллические сланцы, слюдяные сланцы, кварциты, мраморы, амфиболиты.

Высокотемпературной ступени свойственно наиболее интенсивное проявление метаморфизма вследствие высоких температуры и давления, причем давления часто направленного. Здесь образуются безгидроксильные минералы. Сланцеватость пород проявляется слабее, кристаллизация становится более совершенной. На этой ступени образуются различные гнейсы (биотитовые, пироксеновые и др.), мраморы, кварциты, амфиболиты и др.

Следует заметить, что ступень метаморфизма определяет главным образом минеральный состав горной породы, появление или исчезновение тех или иных метаморфических минералов. Степень, или интенсивность, метаморфизма характеризует степень перекристаллизации горной породы, отсутствие или присутствие в ней реликтов структуры или текстуры первоначальной породы и т. д. В соответствии с этим метаморфизованные породы отличаются от метаморфических.