РАЗДЕЛЫ ОБЩЕЙ ГЕОЛОГИИ

1. РАЗДЕЛЫ ОБЩЕЙ ГЕОЛОГИИ.   Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки. Гидрогеология — раздел геологии, изучающий подземные воды. Инженерная геология — раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений. Геохимия — раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли. Геофизика — раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравиразведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка различных модификаций и пр. Изучением Солнечной системы занимаются следующие разделы геологии: космохимия, космология, космическая геология и планетология. Минералогия — раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология. Литология — раздел геологии, изучающий образование осадочных пород. Петрология — раздел геологии, изучающий происхождение горных пород. Петрография — раздел геологии, изучающий происхождение горных пород, образованных при высоких температурах и давлениях. Геобаротермометрия — наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород. Земля — «живая», активно меняющаяся планета. В ней происходят движения, различающиеся по масштабу на многие порядки. Структурная геология — раздел геологии, изучающий нарушения земной коры. Микроструктурная геология — раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и агрегатов. Геодинамика — наука, изучающая процессы самого планетарного масштаба в результате эволюции Земли. Она изучает связь процессов в ядре, мантии и земной коре. Тектоника — раздел геологии, изучающий движение Земной коры. Историческая геология — отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа — эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой — время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий — время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования. Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов жизнедеятельности организмов. Стратиграфия — наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения. Геохронология — раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов.   2. МЕСТО ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ И СВЯЗИ С ДРУГИМИ ПРЕДМЕТАМИ.   В своем развитии геология опиралась и опирается на различные естественные науки, а по мере накопления фактических материалов сама явилась родоначальницей некоторых естественных наук, которые сейчас уже не причисляются к наукам геологическим. Так, в вопросах строения и изменения вещества, изучения его свойств и законов движения геология тесно связана с физикой и химией и широко использует основные методы этих наук. Ярким выражением этой связи является возникновение геофизики и геохимии. Геофизика объединяет комплекс наук, рассматривающих физические свойства Земли и происходящие на ней физические процессы. Геохимия изучает химический состав Земли и законы распространения, распределения, сочетания и миграции химических элементов в земной коре. Без применения методики и выводов этих наук современная геология не может обойтись, но и их развитие оказалось возможным лишь на прочной геологической основе. Не менее тесная связь объединяет геологию с такими науками, как геодезия, которая изучает размеры и форму Земли, или физическая география, охватывающая обширный комплекс природных условий, определяющих географическую среду (рельеф, климат, почвы и др.). В вопросах происхождения и развития жизни на Земле геология тесно связана с биологическими науками, а для выяснения проблемы происхождения Земли, ее соотношения с другими небесными телами и положения во Вселенной она не может обойтись без выводов астрономии и достижений космонавтики. Следовательно, вся огромная область естествознания тесно связана с геологией. Это особенно остро ощущается в наше время, когда единство окружающей нас природы, взаимосвязь всех природных процессов и явлений становятся все более очевидными. Вместе с тем специализация отдельных областей естествознания растет с каждым годом, и человек не в состоянии охватить в деталях все достижения и методы различных областей науки, которые непрерывно накапливаются в процессе научного творчества и выдвигаются практикой. Это полностью приложимо и к геологии. Геология, с одной стороны, единая наука о Земле, с другой — это ряд наук, взаимно переплетающихся и тесно связанных между собой, изучающих разные стороны и результаты процесса развития и становления Земли, но преследующих разные цели и пользующихся разными методами. В настоящее время среди отраслей геологии обычно выделяют научные дисциплины, преимущественно изучающие: 1) вещественный состав земной коры; 2) геологические процессы; 3) проявления органической жизни и историю ее развития на Земле по остаткам вымерших организмов и следам их жизнедеятельности; 4) историческую последовательность геологических процессов. Исторически выделились в особую группу геологические науки, занимающиеся изучением практических вопросов, хотя по содержанию они тесно связаны с «теоретической геологией», а последняя в свою очередь занимается решением важнейших практических задач. Особую группу геологических дисциплин составляют методические и геолого-экономические науки, изучающие приемы исследования, применяемые в различных отраслях геологии, а также способы наиболее эффективного и экономического решения при помощи геологии различных запросов народного хозяйства, связанных с поисками, добычей и использованием горнорудного сырья и со строительством различных сооружений. Наконец, в самое последнее время выделилась как самостоятельная отрасль «морская геология» -наука, изучающая состав, строение, полезные ископаемые и историю формирования дна морей и океанов, пользующаяся специфическими методами исследований в условиях, резко отличающихся от субаэральных. К числу геологических дисциплин, изучающих преимущественно вещественный состав земной коры, относятся: минералогия, кристаллография, петрография, петрология и литология. Минералогия — наука о минералах (природных химических соединениях), изучающая во взаимной связи их состав и форму, физические свойства, условия образования и изменения. Изучением кристаллической структуры минералов, физических свойств кристаллического вещества, взаимодействия между кристаллами и вмещающей их средой, а также процессов, протекающих в кристаллической среде, занимается кристаллография — наука, граничащая с геологией и физикой. Петрография, петрология и литология — науки о горных породах, рассматривающие с различных точек зрения их строение и состав, закономерности образования, формы залегания и распространение. Комплекс наук, изучающих геологические процессы, объединяет динамическая геология, рассматривающая процессы, вызывающие изменение земной коры, формирующие рельеф земной поверхности и обусловливающие развитие Земли в целом. Большое разнообразие объектов исследования привело к выделению из динамической геологии таких самостоятельных наук, как вулканология, сейсмология, геотектоника. Вулканология изучает процессы вулканических извержений, строение, развитие и причины образования вулканов и состав продуктов, ими выбрасываемых. Сейсмология — наука о геологических условиях возникновения и проявления землетрясений. Геотектоника (тектоника) — наука, изучающая движения и деформации земной коры и особенности ее строения, возникающие в результате этих движений и деформаций. Раздел геотектоники, рассматривающий характер и закономерности размещения и сочетания различных горных пород в земной коре, определяющие ее структуру, называют структурной геологией. Она часто рассматривается как самостоятельная геологическая дисциплина. Науки, изучающие внешние (экзогенные) геологические процессы, происходящие в поверхностных частях земной коры в результате взаимодействия с атмосферой, гидросферой и биосферой, имеют прямое отношение к решению вопросов, воздействующих на общественную жизнь и, следовательно, определяющих географическую среду. Поэтому их относят к физической географии, хотя они и связаны неразрывно с динамической геологией. К числу таких наук принадлежат: 1) геоморфология — наука об образовании и развитии форм рельефа; 2) гидрология суши, исследующая водные пространства (реки, озера, болота, грунтовые воды, снежный покров, ледники и др.) на Земле, т. е. огромный круг вопросов, затрагиваемых также гляциологией — наукой о ледниках и лимнологией — наукой об озерах; 3) климатология и др. К наукам, изучающим развитие живой природы на протяжении геологического времени, относится палеонтология — наука столь же биологическая, как и геологическая. Появление и развитие этой науки тесно связано с геологией, и ее значение для развития геологии огромно. Палеонтология на основе изучения остатков вымерших животных и растений устанавливает относительный возраст горных пород и делает возможным сопоставление разнородных толщ осадочных образований, возникших одновременно. Геологическое летоисчисление и периодизация геологической истории основаны на данных этой науки. Она имеет также большое значение для выяснения •физико-географических условий прошлых геологических эпох. Историческая последовательность геологических процессов изучается исторической геологией. Это — геологическая летопись, воспроизводящая всю сложную и многообразную историю развития земной поверхности, проявлений горообразования, вулканизма, наступлений и отступаний моря, изменения физико-географических условий и т. д. Один из основных разделов исторической геологии — стратиграфия — рассматривает последовательность напластования слоистых толщ осадочных горных пород и устанавливает их возраст по данным палеонтологии, а в последнее время — и геофизики. Другие ее разделы — учение о фациях и палеогеография — направлены к выявлению физико-географических условий далекого прошлого и воссозданию характера земной поверхности в разные геологические периоды. К важнейшим из геологических наук, занимающихся изучением практических вопросов, относятся: учение о полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология. Учение о полезных ископаемых — древнейшая отрасль геологических знаний, которую справедливо считают родоначальницей современной геологии. Она изучает все природные минеральные образования, которые могут или быть непосредственно использованы людьми, или служить объектом для извлечения металлов, минералов и химических элементов, необходимых в народном хозяйстве. Разнообразие полезных ископаемых и огромное, но далеко не равноценное значение их привели к обособлению многих разделов рассматриваемой науки в самостоятельные дисциплины, как, например, учение о рудных и учение о нерудных месторождениях. Впоследствии выделились геология угля, геология нефти, геология радиоактивных элементов и т. д. Наконец, новым важным разделом науки о полезных ископаемых является металлогения,   3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ. ГЕОСФЕРЫ И ПРОЦЕССЫ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.   Внутреннее строение Земли всегда интересовало человечество служило предметом исследований многих ученых от древнейших времен до наших дней. Несмотря на это, достоверных данных о внутреннем строении Земли имеется еще весьма мало. Изучение и точное знание строения Земли имеет важное научное и практическое значение. Тело Земли имеет концентрическое строение и состоит из ядра и ряда оболочек, плотность которых скачкообразно увеличивается от поверхности Земли к ее центру. Концентрические оболочки, слагающие Землю, получили название геосфер. Наружной геосферой Земли является атмосфера, представляющая собой воздушную оболочку, мощность которой примерно равна 20 000 км. Атмосферу, учитывая меняющийся ее состав, разделяют на три оболочки: тропосферу, стратосферу и ионосферу. Тропосфера — приземный слой атмосферы, мощность которого в средних широтах 10—12 км. В тропосфере содержится почти 9/10 всей массы газов, составляющих атмосферу, и почти весь водяной пар. С увеличением высоты (удалением от поверхности Земли) происходит резкое понижение температуры. На высоте 10—12 км в среднем температура равна минус 55° С. В этом слое происходит образование облаков и сосредотачиваются тепловые движения воздуха, включая также все геологические процессы, протекающие над земной поверхностью (например, перенос веществ при извержениях вулканов, эоловые и другие процессы). Стратосфера — следующий за тропосферой слой, достигающий 80—90 км высоты. Благодаря присутствию озона в стратосфере обнаруживается повышение температуры до плюс 50 °С в слоях на высоте 30—55 км. На высоте 80—90 км температура снова понижается до минус 60—90° С. Ионосфера — самая верхняя и наиболее удаленная от поверхности Земли часть атмосферы. На высоте 20 тыс. км она постепенно переходит в межпланетное пространство. Приборами, установленными на искусственных спутниках Земли, выявлено, что плотность верхних слоев атмосферы в 5 — 10 раз выше, чем это предполагалось ранее. Спутниками было зафиксировано повышение температуры в слое ионосферы па высоте 225 км. Гидросфера — представляет собой водную оболочку Земли. Она включает все природные воды морей и океанов, рек, озер, а также материковые льды Арктики и Антарктиды. С водами гидросферы тесно связаны и подземные воды. В отличие от других геосфер гидросфера не образует сплошной оболочки Земли. Она покрывает 70,8% земной поверхности и образует Мировой океан. Средняя глубина гидросферы 3,75 км, наибольшая глубина достигает 11,5 км (Марианская впадина). Наружная твердая геосфера Земли называется литосферой, часто объединяемой с термином земная кора. Твердая оболочка Земли различными методами исследована на глубину 15—20 км. Непосредственному же изучению при помощи буровых скважин подверглась толща лишь до глубины 8 км. Третья часть поверхности земной коры приходится на выступы литосферы, образующие материки. Наиболее высокой точкой материков является гора Эверест в Гималаях, высота которой достигает 8,88 км. Средняя же высота материковых выступов — всего около 0,7 км над уровнем моря. Часто высокие горы располагаются вблизи глубоких океанических впадин. Литосфера состоит из разнообразных пород и минералов, т. е. определенных химических соединений или, реже, самородных химических элементов, отличающихся однородностью состава и физических свойств.   Химический состав литосферы до глубины 16 км характеризуется преобладанием следующих элементов (по А. П. Виноградову, в % по массе): кислород 46,8 натрий 2,6 кремний 27,3 калий 2,6 алюминий 8,7 титан 0,6 железо 5,1 водород 0,15 кальций 3,6 фосфор 0,08 магний 2,1 углерод 0,1   Остальные многочисленные химические элементы в сумме составляют около 0,5% состава земной коры. Таким образом, в составе литосферы преобладают кислород, кремний, алюминий, железо и кальций, образующие разнообразные горные породы. Наблюдения в глубоких скважинах, шахтах и тоннелях показали, что по мере углубления в толщу Земли температура повышается в среднем через каждые 33 м на 1° С. Расстояние в глубь Земли, при котором температура повышается от пояса постоянных температур на 1° С, принято называть геотермической ступенью. Геотермическая ступень в различных местах земного шара отклоняется от среднего значения и в отдельных районах достигает 100 м и более. Между атмосферой, гидросферой и литосферой существует постоянное взаимодействие, в результате которого происходят существенные изменения в составе и строении наружной оболочки земной коры. В литосфере под верхним слоем ее, сложенном толщей осадочных пород/в нисходящем порядке выделяют гранитную и базальтовую оболочки. Гранитная оболочка наибольшей мощности (до 50 км) достигает под современными горными хребтами (например, Памира, Альп и др.). Под океаническими впадинами (дно Атлантического и Индийского океанов) эта оболочка местами совершенно отсутствует или имеет малую толщину. Гранитная оболочка имеет плотность 2,6—2,7 г/см3 и сложена породами гранитного состава. Базальтовая оболочка располагается непосредственно под гранитной. Мощность ее достигает 30 км под материковыми равнинами (платформами). Плотность базальтовой оболочки 2,8—2,9 г/см 3, поскольку она сложена основными породами (базальты и др.), бедными кремнекислотой. Вследствие преобладания в гранитной и базальтовой оболочках кремния и алюминия их объединяют в геосферу, называемую сиалической, или с и а л ь (от слова silicium, что означает кремний). Общая мощность литосферы, включая и сиалическую оболочку, в среднем составляет 50—70 км. Под литосферой залегает перидотитовая оболочка, состоящая из пород еще более основных (т. е. с меньшим содержанием кремнекислоты), чем в базальтовой оболочке. Плотность пород этой геосферы, именуемой также симатической оболочкой, в верхней части равна 3,2—3,4 г/см3, в нижних слоях 4,0— 4,5 г/см3. Перидотитовая оболочка распространена до глубины 1200 км и охватывает земной шар сплошь, без перерывов. Ниже располагается промежуточная оболочка до глубины 2900 км. Плотность ее 5,3—6,5 г/см3. Академик А. Е. Ферсман называл эту зону рудной геосферой, считая, что в ней в большом количестве содержатся чистые металлы, такие, как железо и никель. Внутренняя часть земли, или центральное ядро, начинается с глубины 2900 км и доходит до центра Земли, т. е. до глубины 6370 км. Таким образом, радиус центрального ядра составляет 3470 км, а его плотность 9,0—10,0 и 11,0 г/см3 в самом центре. Предполагают, что ядро Земли имеет силикатный состав, и в его составе содержится железа не больше, чем в других внутренних геосферах (оболочках). Большая плотность ядра объясняется тем, что вещество здесь, находясь под весьма высоким давлением, приобрело плотность металлов. По современным представлениям, температура в верхней части центрального ядра Земли не превышает 2,0—2,5 тыс. градусов. Большое давление в сочетании с высокой температурой в ядре Земли обусловливает особое упруго-вязкое состояние слагающего его вещества, которое по физическим свойствам приближается к жидкости.     4. ПОНЯТИЯ О МИНЕРАЛАХ.   Горные породы, которые находятся на поверхности или вблизи нее, дают геологам основные сведения, необходимые для изучения геологического прошлого. Горные породы состоят из минералов или обломков более древних пород, в свою очередь также слагающихся минералами. Общим для минералов является их кристаллическая сущность. I. Основной закон кристаллографии. Рождение кристаллографии как науки связывают с именем Николая Стенона, который в 1669 году сформулировал закон постоянства углов: ╚Кристаллы различной формы одного и того же вещества (минерала) имеют неизменные углы между соответствующими гранями╩. Поскольку независимо друг от друга еще двое ученых М. В. Ломоносов (1740) и французский минералог Жан - Б. Роме де Лиль открыли этот закон, то следует называть его законом Стенона - Ломоносова - Роме де Лиля. 2. Свойства природных кристаллических веществ. Одно из основных свойств кристалла - однородность. Однородным должно считаться тело, в котором на конечных расстояниях от любой его точки найдутся другие, эквивалентные ей не только в физическом отношении, но и геометрическом; т. е. находятся в таком же окружении, как и исходные, поскольку размещением материальных частиц в кристаллическом пространстве ╚управляет╩ пространственная решетка, можно считать, что грань кристалла - это материализованная плоская узловая решетка, а ребро - материализованный узловой ряд. Как правило, хорошо развитые грани кристалла определяются узловыми сетками с наибольшей густотой расположения узлов. Точка, в которой сходятся три и более граней, называется вершиной кристалла. Анизотропность - это способность кристалла проявлять различные свойства в разных направлениях. Поскольку различные направления в кристаллической структуре вещества, построенного по закону трехмерной периодичности, могут и иметь неодинаковые расстояния между атомами (узлами), а следовательно, и разные по силе химические связи, то и свойства по таким направлениям могут отличаться, а сами кристаллы будут анизотропны относительно этих свойств. Если свойство не изменяется в зависимости от направления, то вещество изотропно. Способность самоограняться, т. е. при определенных условиях принимать естественную многогранную форму. В этом также проявляется его правильное внутреннее строение. Именно это свойство отличает кристаллическое вещество от аморфного. Иллюстрацией этому служит пример. Два выточенных из кварца и стекла шарика опускают в раствор кремнезема. В результате шарик кварца покроется гранями, а стеклянный останется круглым. Симметрия - наиболее общая закономерность, связанная со строением и свойствами кристаллического вещества. Она является одним из обобщающих фундаментальных понятий физики и естествознания в целом. Е. С. Федоров (1901 г.) дал определение симметрии. ╚Симметрия есть свойство геометрических фигур повторять свои части, или, выражаясь точнее, свойство их в различных положениях приходить в совмещение с первоначальным положением╩. Таким образом, симметричным является такой объект, который может быть совмещен сам с собой определенными преобразованиями: поворотами или (и) отражениями ( см рисунок ). Такие преобразования называются симметрическими операциями. (Подробнее об этом на лабораторных занятиях). 3. Кристаллогенезис. В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, паров, газов или твердой фазы. Из водных растворов значительная часть минеральных видов обязана своим происхождением кристаллизации: выпадение кристаллов солей в замкнутых водоемах при нормальной температуре и атмосферном давлении; рост кристаллов на стенках трещин и полостей при гидротермальных процессах на больших глубинах в условиях давлений и температур; образование отдельных кристаллов вторичных минералов в зонах окисления рудных месторождений. Кристаллы многих минералов образуются из многокомпонентной огненно - жидкой магмы. При этом, если магматический очаг располагается на большой глубине и остывание магмы идет медленно, то она успевает хорошо раскристаллизоваться и кристаллы вырастают достаточно крупными и хорошо ограненными. Если остывание происходит быстро ( например, при вулканических извержениях, излияниях лавы на поверхность Земли), наблюдается практически мгновенная кристаллизация с образованием мельчайших кристалликов минералов и даже стеклоподобного вещества. Кристаллы одних и тех же минералов могут образовываться в природе как из водных растворов, так и из магматического расплава. Например: оливин, кварц, слюды и другие. Из газов и паров образуется незначительное количество минералов. Они имеют, главным образом, минералы вулканического происхождения. Например: сера самородная, нашатырь и др. Всем известны снежинки - результат кристаллизации из водных паров. Кристаллы могут образовываться при перекристаллизации твердых веществ. Путем длительного нагревания (отжига) из мелкокристаллических агрегатов можно получить крупнокристаллические и даже монокристаллы. Например: перекристаллизация известняков - образуется крупнокристаллический агрегат мрамор (под действием высоких температур и давления). 4. Причины и условия образования минералов. Материальные частицы (атомы, молекулы, ионы), слагающие газообразные и жидкие (расплавленные) вещества находятся в непрерывном движении. Время от времени они сталкиваются, образуя зародыши - микроскопические фрагменты будущей структуры. Большей частью эти зародыши распадаются. Однако, если они достигают критической величины, т. е. содержат такое количество частиц, при котором присоединение следующей частицы сделало бы разрастание зародыша энергетически более выгодным, чем его распад, то происходит посткристаллизация. Такая возможность для большинства веществ появляется либо с понижением температуры, в результате чего уменьшаются тепловые колебания, либо с повышением концентрации вещества в растворе или газе, что приводит к увеличению вероятности встречи частиц друг с другом, т. е. к возникновению зародышей. При этом кристаллизация происходит не во всем объеме, а лишь там, где возникнут зародыши. Появлению зародышей способствует присутствие посторонних обломков кристаллов или пылинок, на поверхности которых собираются частицы, облегчая этим начало кристаллизации. Причина кристаллизации газообразного и жидкого вещества заключается в том, что энергетически более выгодно такое состояние, при котором силы, действующие на частицы, окажутся уравновешенными, а это достигается лишь в случае упорядоченного расположения материальных частиц. И, казалось бы, растущий кристалл, стремясь к равновесному состоянию, должен был бы приобретать определенную, единственную для каждого вещества. Физически возможную идеальную равновесную форму, обусловленную лишь составом и структурой. На самом же деле кристаллы одного и того же минерала или соединения встречаются в самых разнообразных формах. Это объясняется тем, что на форму кристалла накладывают отпечаток различные изменяющиеся условия кристаллизации: температура, давление, химизм и динамика кристаллообразующей среды и т. д.   5. Происхождение минералов Происхождение минералов очень интересно. Их образование в ходе кристаллизации обусловлено определенными закономерностями, определяющими три цикла геологических процессов: 1. магматический цикл (от греч. «магма» — месиво), то есть образование минералов из жидких масс глубинного происхождения; 2. седиментационный цикл (осадочный, от лат. «седиментум» — осадок) — образование минералов путем выветривания, переноса, отложения; 3. метаморфический цикл (от греч. «метаморфизис» — превращение, видоизменение) — появление новых минералов в результате преобразования старых, возникших в пер-вых двух циклах. Любые изменения в структуре минералов протекают незаметно, развитие минералов происходит очень медленно. В зависимости от происхождения различают минералы первич­ные и вторичные. К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гра­нит или сера в кратерах вулканов. Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие вывет­ривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных рас­творов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это — кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие. Процессов, в результате которых образуются минералы, в при­роде наблюдается много. Различают следующие процессы: магма­тические, гипергенные, или климатические, и метаморфические. Основным процессом является магматический. Он связан с охлаждением, дифференциацией и кристаллизацией расплавлен­ной магмы при различных давлении и температуре. Магма состо­ит преимущественно из таких химических компонентов: Si02, А120з, FeO, CaO, MgO, К2О, содержит она и другие химические соединения, но в меньшем количестве. Минералы при этом образуются преимущественно при темпе­ратуре 1000—1500°С и давлении в несколько тысяч атмосфер. Из минералов магматического происхождения образуются все пер­вичные кристаллические породы. Минералы, происхождение ко­торых связано с магмой и внутренним теплом Земли, называют первичными. К ним относятся полевые шпаты — ортоклаз, альбит, анортит, из ортосиликатов — оливин и другие. Минералы образуются также из газов (газовая фаза магмы). Наиболее распространены из них пегматиты, или жильные мине­ралы, ортоклаз с кварцем, микроклин, апатит, мусковит, биотит и многие другие. Такие минералы называются пнеуматогенными. Из горячей жидкости магмы (жидкая фаза) образуются гидро­термальные минералы — пирит, золото, серебро и много других. Гипергенные процессы происходят на поверхности Земли при обычных условиях под влиянием воды, температуры и других факторов. В результате этого растворяются и перемещаются раз­ные химические соединения, появляются новые (вторичные) ми­нералы, например сильвин, кварц, кальцит, бурый железняк и каолинит. Минералы гипергенного цикла образуются при давлении до 1 атм и температуре ниже 100°С. Качественный состав этих минералов на поверхности Земли в определенной мере зависит от географи­ческих широт. Следует отметить, что преобразование одного и того же минерала при разных условиях может проходить неоди­наково. Например, гидрослюды образуются не только из слюд, но и искусственным путем. Основным материалом для образования минералов гиперген­ного происхождения являются выветрившиеся первичные породы или те, которые уже прошли процесс преобразования. В этом про­цессе принимают участие также живые организмы. Минералы ги­пергенного цикла, образующиеся при действии внешних процес­сов, входят в состав осадочных и почвообразующих пород. Экзогенные процессы минералообразования происходят как на поверхности Земли, так и в коре выветривания. Для образования минералов экзогенного происхождения важное значение имеют процессы физического, химического и биологического выветри­вания. При метаморфическом процессе минералы образуются на боль­ших глубинах от поверхности Земли при изменении физико-хими­ческих условий (температура, давление, концентрация химически активных компонентов). В этих условиях происходит преобразо­вание ранее образованных многих первичных и вторичных мине­ралов. Среди них наиболее распространенными являются гематит, графит, кварц, роговая обманка, тальк и многие другие.   6. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ 1. Оптические свойства Прозрачность — свойство вещества пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делят на следующие группы: прозрачные — горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др.; полупрозрачные — сфалерит, киноварь и др.; непрозрачные — пирит, магнетит, графит и др. Многие минералы, кажущиеся непрозрачными в крупных кристаллах, просвечивают в тонких осколках или краях зерен. Цвет минералов — важнейший диагностический признак. Во многих случаях обусловлен внутренними свойствами минерала (идиохроматические окраски) и связан с вхождением в его состав элементов-хромофоров (Ре, Сг, Мп, N1, Со и др.). Например, присутствие хрома обусловливает зеленую окраску уваровита и изумруда, присутствие марганца — розовую или сиреневую окраску лепидолита, турмалина или воробьевита. Природа окрашивания других минералов (дымчатый кварц, аметист, морион и др.) кроется в нарушении однородности строения их кристаллических решеток, в возникновении в них различных дефектов. В некоторых случаях окраска минерала может быть вызвана присутствием тончайших рассеянных механических примесей (аллохроматические окраски) — яшмы, агаты, авантюрин и др. Для обозначения окраски в минералогии распространен метод сравнения с окраской хорошо известных предметов или веществ, что отражается в названиях цветов: яблочно-зеленый, лазурно-синий, шоколадно-коричневый и т. п. Эталонами можно считать названия цветов следующих минералов: фиолетовый — аметист, синий — азурит, зеленый — малахит, желтый — аурипигмент, красный — киноварь, бурый — лимонит» оло-вянно-белый — арсенопирит, свинцово-серый — молибденит, железо-черный — магнетит, латунно-желтый — халькопирит, металлически-золотистый — золото. Цвет черты — цвет тонкого порошка минерала. Черту минерала можно получить при проведении испытуемым минералом по матовой неглазурованной поверхности фарфоровой пластинки (бисквита) или осколку такой же поверхности фарфоровой химической посуды. Это — признак более постоянный по сравнению с окраской. В ряде случаев цвет черты совпадает с цветом самого минерала, но иногда наблюдается резкое различие: так, стально-серый гематит оставляет вишнево-красную черту, латунно-желтый пирит — черную и т. д. Блеск зависит от показателя преломления минерала, т. е. величины, характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной в кристаллическую среду. Практически установлено, что минералы с показателем преломления 1,3—1,9 имеют стеклянный блеск (кварц, флюорит, кальцит, корунд, гранат и др.), с показателем 1,9—2,6 — алмазный блеск (циркон, касситерит, сфалерит, алмаз, рутил и др). Полиметаллический блеск отвечает минералам с показателем преломления 2,6—3,0 (куприт, киноварь, гематит) и металлический — выше 3 (молибденит, антимонит, пирит, галенит, арсенопирит и др.). Блеск минерала зависит и от характера поверхности. Так, у минералов с параллельно-волокнистым строением наблюдается типичный шелковистый блеск (асбест), полупрозрачные «слоистые» и пластинчатые минералы часто имеют перламутровый отлив (кальцит, альбит), непрозрачные или просвечивающие минералы, аморфные или характеризующиеся нарушенной структурой кристаллической решетки (метамиктные минералы) отличаются смолистым блеском (пирохлор, настуран и др.). 2. Механические свойства Спайность — свойство кристаллов раскалываться в определенных кристаллографических направлениях, обусловленное строением их кристаллических решеток. Так, кристаллы кальцита независимо от их внешней формы раскалываются всегда по спайности на ромбоэдры, а кубические кристаллы флюорита — на октаэдры. Степень совершенства спайности различается в соответствии со следующей принятой шкалой: Спайность весьма совершенная — кристалл легко расщепляется на тонкие листочки (слюда, хлорит, молибденит и др.). Спайность совершенная — при ударе молотком получаются выколки по спайности; получить излом по другим направлениям трудно (кальцит, галенит, флюорит). Спайность средняя — излом можно получить по всем направлениям, но на обломках минерала наряду с неровным изломом отчетливо наблюдаются и гладкие блестящие плоскости спайности (пироксены, скаполит). Спайность несовершенная или отсутствует. Зерна подобных минералов ограничены неправильными поверхностями, за исключением граней их кристаллов. Нередко разно ориентированные плоскости спайности в одном и том же минерале различаются по степени совершенства. Так, у гипса имеется три направления спайности: по одному — спайность весьма совершенная, по другому — средняя и по третьему — несовершенная. Трещины отдельности, в отличие от спайности, являются более грубыми и не вполне плоскими; чаще всего ориентированы поперек удлинения минералов. Излом. У минералов с несовершенной спайностью существенную роль в диагностике играет излом — раковистый (кварц, пирохлор), занозистый (у самородных металлов), мелкорако-. вистый (пирит, халькопирит, борнит), неровный и др. Твердость, или степень сопротивления минерала внешнему механическому воздействию. Наиболее простой способ ее определения — царапание одного минерала другим. Для оценки относительной твердости принята шкала Мооса, представленная 10 минералами, из которых каждый последующий царапает все предыдущие. За эталоны твердости приняты .следующие минералы: тальк —1, гипс — 2, кальцит — 3, флюорит — 4, апатит — 5, ортоклаз — 6, кварц — 7, топаз — 8, корунд — 9, алмаз — 10. При диагностике весьма удобно также употреблять для царапания такие предметы, как медная (тв. 3—3,5) и стальная (5,5—6) игла, нож (5,5—6), стекло (~5); мягкие минералы можно пробовать царапать ногтем (тв. 2,5). Хрупкость, ковкость, упругость. Под хрупкостью в минералогической практике подразумевается свойство минерала крошиться при проведении черты ножом или иглой. Противоположное свойство — гладкий блестящий след от иглы (ножа) — свидетельствует о свойстве минерала деформироваться пластически. Ковкие минералы расплющиваются под ударом молотка в тонкую пластинку, упругие способны восстанавливать форму после снятия нагрузки (слюды, асбест). 3. Прочие свойства Удельный вес может быть точно замерен в лабораторных условиях различными методами; приблизительное суждение об удельном весе минерала можно получить путем сопоставления его с распространенными минералами, удельный вес которых принимается за эталон. Все минералы можно разделить по удельному весу на три группы: легкие — с уд. весом меньше 3 (галит, гипс, кварц и др.); средние — с уд. весом порядка 3—5 (апатит, корунд, сфалерит, пирит и др.); тяжелые — с уд. весом больше 5 (киноварь, галенит, золото, касситерит, серебро и др.). Магнитность. Некоторые минералы характеризуются ярко выраженными ферромагнитными свойствами, т. е. притягивают к себе мелкие железные предметы — опилки, булавки (магнетит, никелистое железо). Менее магнитные минералы {парамагнитные) притягиваются магнитом (пирротин) или электромагнитом; наконец, имеются минералы, которые отталкиваются магнитом,— диамагнитные (самородный висмут). Испытание на магнитность производится с помощью свободно вращающейся магнитной стрелки, к концам которой подносится испытуемый образец. Так как число минералов, обладающих отчетливыми магнитными свойствами, невелико, то этот признак имеет важное диагностическое значение для некоторых минералов (например, магнетита). Радиоактивность. Способностью к самопроизвольному альфа, бета- и гамма излучению характеризуются все минералы, содержащие в своем составе радиоактивные элементы — уран или торий. В породе радиоактивные минералы часто бывают окружены красными или бурыми каемками, и от зерен таких минералов, включенных в кварц, полевой шпат и др., расходятся радиальные трещинки. Радиоактивное излучение действует на фотобумагу. Другие свойства. Для диагностики в полевых условиях имеют значение растворимость минералов в воде (хлориды) или кислотах и щелочах, частные химические реакции на отдельные элементы (Реакция с HCl важна для диагностики карбонатов, с молибденово-кислым аммонием — для фосфатов, с KOH — для талька и пирофиллита и т. д. (см. рубрику «Диагностика» в описаниях конкретных минералов), окрашивание пламени (например, минералы, содержащие стронций, окрашивают пламя в красный цвет, натрий — в желтый). Некоторые минералы при ударе или разломе издают запах (так, арсенопирит и самородный мышьяк испускают характерный чесночный запах) и т. д. Отдельные минералы определяются на ощупь (например, тальк на ощупь жирный). Поваренная соль и другие солевые минералы легко узнаются на вкус.

Классы минералов по химическому составу

В настоящее время известно более 2500 природных минералов, не считая разновидностей, но только немногие из них (около 50) имеют значение в образовании горных пород, слагающих земную кору. Они называются породообразующими. Остальные минералы в горных породах встречаются в виде незначительных примесей и называются акцессорными минералами или просто акцессориями (лат. «акцессориус» - дополнительный).

Современная классификация минералов основана на их химическом составе и кристаллической структуре. Главнейшие породообразующие и рудные минералы, изучение которых входит в программу курса, объединяются в несколько классов.

1.Самородные элементы. В этот класс входят минералы, состоящие из одного элемента. Известно около 45 минералов этого класса, составляющих 0,01 % массы земной коры. К нему относятся: самородное золото Au, серебро Ag, медь Cu, платина Pt, графит C, алмаз C , сера S и др.

2.Сульфиды – соединения различных элементов с серой. Они также имеют небольшое значение в строении земной коры, но включают ряд минералов – важнейших руд на свинец, медь, цинк, молибден и др. К ним относятся: пирит (серный колчедан) FeS₂, халькопирит (медный колчедан) CuFeS₂, борнитCu₅FeS₄, галенит (свинцовый блеск) PbS, сфалерит (цинковая обманка) ZnS, молибденит (молибденовый блеск) MoS₂, киноварь HgS и др.

3.Галоидные соединения. Минералы этого класса в химическом отношении представляют собой соли галоидоводородных кислот. Наиболее распространены хлористые и фтористые соединения. К ним относятся галит (поваренная соль) NaCl, сильвин KCl, флюорит (плавиковый шпат) CaF₂.

4.Оксиды и гидроксиды. В этот класс объединены минералы – соединения различных элементов с кислородом и гидроксильной группой. По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест; на его долю приходится около 17 % массы земной коры. Минералы этого класса подразделяются на две группы: 1) оксиды и гидроксиды кремния (группа кварца) SiO₂ и 2) оксиды и гидроксиды металлов. Кварц – один из наиболее распространенных минералов в земной коре, составляющий по весу около 12 % ее и входящий в состав почти всех генетических типов горных пород. К разновидностям кварца относятся: прозрачный горный хрусталь, фиолетовый аметист, дымчатый раухтопаз, черный морион и некоторые другие минералы. Скрытокристаллической разновидностью кварца является минерал халцедон; полосчатая разновидность халцедона – агатом; халцедон, загрязненный примесями, - кремнем. Гидроксид кремния представлен минералом, называемым опалом SiO₂ ·nH₂O.

В класс оксидов и гидроксидов металлов входит ряд важнейших рудных минералов: магнетит (магнитный железняк) FeO Fe₂O₃, гематит (железный блеск или красный железняк) Fe₂O₃, корунд Al₂O₃, хромит FeCr₂O₄; из гидроксидов – лимонит (бурый железняк) Fe₂O₃ nH₂O, гидроксиды алюминия – минералы гиббсид Al(OH)₃ и диаспор AlO(OH), входящие в состав бокситов (алюминиевой руды).

5. Карбонаты – соли угольной кислоты (H₂CO₃). В класс карбонатов входят минералы: кальцит (известковый шпат) CaCO₃, прозрачная разность которого называется исландским шпатом, доломит CaMg(CO₃)₂, сидерит FeCO₃, магнезит MgCO₃ . К водным карбонатам относится красивый поделочный минерал малахит Cu₂CO₃(OH)_2.

6. Сульфаты – соли серной кислоты (H₂SO₄). К ним относится гипс CаSO₄ ·2H₂O, ангидрит (безводный сульфат кальция) CaSO₄, барит BaSO₄ и др.

7. Фосфаты – соли ортофосфорной кислоты (H₃PO₄). Наиболее распространенными среди фосфатов является минералы апатит Сa₅[PO₄]₃(F,OH,Cl) и скрытокристаллическая разность того же состава –фосфорит. Широко используются для производства удобрений и в химической промышленности.

8. Вольфраматы – соли вольфрамовой кислоты (H₂WO₄). К ним относятся минералы вольфрамит (Fe,Mn)WO₄ и шеелит CaWO₄, являющиеся рудой на вольфрам.

9.Силикаты – соли гипотетической кремниевой кислоты (одна из формул кислоты H₄SiO₄). В этот класс входят наиболее распространенные в земной коре породообразующие минералы, чрезвычайно сложные по химическому составу и участвующие в строении всех типов горных пород, особенно магматических и метаморфических. Они составляют примерно одну треть всех известных минералов. По Н. В. Белову, силикаты, включая и кварц, относящийся по структуре также к силикатам, составляют по весу более 90 % всей земной коры. Стройная классификация этого сложного класса минералов стала возможной лишь благодаря кристаллохимическим исследованиям, установившим тесную связь их структуры с химическим составом.

В основе кристаллической решетки всех силикатов лежит ионная четырехвалентная группировка [SiO₄]^4- , образующая тетраэдры, различное сочетание которых определяет структуру силикатов (рис.11).

Рис. 11. Строение кремнекислородного тетраэдра

 

Все силикаты по внутренней структуре делятся на: 1) островные, структура которых состоит из изолированных тетраэдров (например, минералы группы оливинов); 2) кольцевые, кремнекислородные тетраэдры которых, соединяясь друг с другом, образуют замкнутые кольца (например минерал берилл); 3) цепочечные – те силикаты, в которых тетраэдры соединяются в непрерывные цепочки (например группа пироксенов); 4) ленточные – в них цепочки тетраэдров, соединяясь друг с другом, образуют обособленные ленты или полосы (например, группа амфиболов); 5) слоевые или листовыесиликаты объединяют многие минералы, структура которых обусловлена сцеплением лент в виде одного непрерывного слоя (например, минералы группы слюд, глинистые минералы, серпентинит); 6) каркасные силикаты, в которых кремнекислородные тетраэдры сцеплены через все четыре вершины, что создает каркас (рис. 12).

Рис.12.Структура силикатов: а) кольцевая; б) цепочечная, в) ленточная; г) слоистая, или листовая; д) каркасная.

К каркасным силикатам относится, в частности, очень важная группа породообразующих минералов – полевые шпаты. Минералы группы полевых шпатов пользуются широким распространением в земной коре, составляя в ней около 50 %, являются породообразующими минералами многих магматических и метаморфических горных пород. По химическому составу полевые шпаты делятся на две подгруппы: 1) калий-натриевые полевые шпаты, составляющие подгруппу ортоклаза, к которой относится собственно ортоклаз, микроклин, его разновидность зеленого цвета – амазонит и др. и 2)известково-натриевые, или натриево-кальциевые, полевые шпаты, или плагиоклазы. Плагиоклазы представляют собой непрерывный ряд изоморфных минералов от альбита до анортита: альбит, олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит. Крайними членами этого ряда являются натриевый плагиоклаз альбит Na[AlSi₃O₈] и кальциевый плагиоклаз анортит Ca[Al₂Si₂O₈]. Все промежуточные минералы этого ряда представляют собой смесь альбитовых и анортитовых молекул в различных соотношениях. В соответствии с этим плагиоклазы подразделяются на кислые (альбит, олигоклаз), средние (андезин, лабрадор) и основные (битовнит и анортит).

В щелочных магматических породах развиты минералов группы фельдшпатоидов, состоящие из тех же химических элементов, что и полевые шпаты, но с меньшим содержанием оксида кремния. Среди них наиболее распространен минерал нефелин.

Внутренняя структура силикатов и алюмосиликатов в значительной степени обусловливает их свойства: минералы с островной структурой, характеризующейся плотной упаковкой ионов, часто образуют изометричные кристаллы, обладают большой твердостью, плотностью и несовершенной спайностью. Минералы с линейно вытянутыми структурами (цепочечными и ленточными) образуют призматические кристаллы, обладающие хорошо выраженной спайностью в двух направлениях вдоль длинной оси структуры. Минералы со слоевой структурой образуют таблитчатые кристаллы с весьма совершенной спайностью, параллельной «слоям» структуры.

Как в описанных выше полевых шпатах (ряд альбит-анортит), так и во многих других силикатах широко развиты явления изоморфизма (греч. «изос» - равный, «морфэ» - форма), под которым понимают свойство элементов замещать друг друга в химических соединениях родственного состава и образовывать ряд смешанных минералов одинаковой кристаллической формы.

Таблица 2. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ
Класс	Минерал (пример)	Химическая формула
Самородные элементы	Золото	Au
Карбиды1	Муассанит	SiC
Сульфиды2 и сульфосоли	Киноварь Энаргит	HgS Cu3AsS4
Оксиды	Гематит	Fe2O3
Гидроксиды	Брусит	Mg(OH)2
Галогениды	Флюорит	CaF2
Карбонаты	Кальцит	CaCO3
Нитраты	Калиевая селитра	KNO3
Бораты	Бура	Na2B4O5(OH)48H2O
Фосфаты3	Апатит	Ca5(PO4)3F
Сульфаты	Гипс	CaSO4 2H2O
Хроматы	Крокоит	PbCrO4
Вольфраматы4	Шеелит	CaWO4
Силикаты	Альбит	NaAlSi3O8
1 Включая нитриды и фосфиды 2 Включая арсениды, селениды и теллуриды. 3 Включая арсенаты и ванадаты. 4 Включая молибдаты.

 

Понятие о горной породе

Термин "горная порода" впервые ввёл в геологическую литературу русский геолог В. М. Севергин (1798). Науки, изучающие горные породы, —… Состав, строение, структура, текстура и условия залегания горных пород… Все горные породы обладают комплексом морфологических особенностей, которые объединены в понятия структуры горных…

Структура, текстура и минеральный состав горных пород.

Классификация. Состав. В настоящее время известно около тысячи видов горных пород. По условиям образования (генезису) их разделяют на три класса:… Химический состав магматических пород можно выразить в основном содержанием… Осадочные породы делятся по способу образования на три группы: обломочные; химические; органогенные. Химический и…

Магматические горные породы, их происхождение и классификация.

Магматические горные породы — это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы, в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся) горные породы.

Магматические горные породы классифицируются в зависимости от размера кристаллов, текстуры, химического состава или происхождения. Состоят преимущественно из оксида кремния и по его содержанию делятся на пять групп: ультракислые(больше 70% SiO 2), кислые (65-70%), средние (52-65%), основные (45-52%) и ультраосновные (до 45%). Те породы, которые образовались в результате излияния на поверхность, называются эффузивными (излившимися) или вулканическими. Благодаря быстрому остыванию, кристаллы в них мелкие, практически не различимы невооружённым глазом .

Классификация магматических горных пород. В основу классификации магматических положен их генезис, химический и минеральный состав.

По генезису магматические горные породы подразделяются на эффузивные и интрузивные. Интрузивные породы образуются за счёт полной раскристаллизации магматического расплава. Образуются глубоко в недрах Земли (от 5 до 40 км) в течение большого времени, при относительно постоянных температуре и давлении. Наиболее распространённые интрузивные породы - это граниты, диориты, габбро, сиениты. Эффузивные породы образуются за счёт излияния вулканических лав на поверхность Земли, или в её недрах в приповерхностных условиях (до 5 км). Наиболее распространённые эффузивные породы - это базальты, диабазы, андезиты, андезито-базальты, риолиты, дациты, трахиты. К эффузивным породам относятся также вулканогенно-обломочные породы, образующиеся при извержениях вулканов и состоящие из различных обломков пирокластитов (туф, вулканические брекчии). Такие породы называются пирокластическими.

В основе химической классификации лежит процентное содержание кремнезёма (SiO2) в породе. По этому показателю выделяют ультракислые, кислые, средние, основные и ультраосновные породы, о чём подробно рассказывается при описании химического состава магматических горных пород. Чем больше SiO2 в породе, тем она светлее.

11.Осадочные горные породы, их состав, структурно – текстурные особенности и общие свойства.

Осадочные породы представляют особый интерес для строителей, так как они служат основаниями и средой для различных сооружений и повсеместно доступны в качестве строительных материалов. Они имеют вторичное происхождение, поскольку исходным материалом для их формирования являются продукты разрушения ранее существовавших пород. Процесс образования осадочных пород протекает по схеме: физическое и химическое выветривание пород, механический и химический перенос, отложение и накопление продуктов их разрушения и, наконец, уплотнение и цементация рыхлого осадка с превращением его в породу. Общими свойствами осадочных пород являются одинаковые формы залегания в виде пластов, с которыми связаны их характерные текстурные признаки - слоистость и пористость. Последняя особенно важна, так как оказывает большое влияние на физико-механические свойства пород: прочность, плотность и среднюю плотность, водопоглощение, морозостойкость, механическую обработку и др.

Осадочные породы отличаются многообразием структур с широким варьированием формы, размеров частиц и их соотношения у различных представителей. Для них характерно значительное разнообразие минеральных компонентов, более простых по химическому составу и являющихся преимущественно осадочными новообразованиями, совпадающими по составу с некоторыми магматическими минералами. Среди породообразующих минералов встречаются осажденные из водных растворов карбонаты, сульфаты, водный кремнезем; вторичные (глинистые) продукты выветривания материнских пород - каолинит, монтмориллонит; слюдистые минералы, гидроксиды А1 и Fe; реликтовые минералы, сохранившиеся без изменения, - магматический кварц, полевые шпаты, а также обломки пород различного генезиса и остатки организмов. Некоторые представители осадочных пород растворяются в воде, например каменная соль, гипс, известняки.

Структура осадочных горных пород. При изучении осадочных пород также различают структуру, понимают особенности ее строения, определяемые размерами, формой, степенью однородности обломочных и хемогенных компонентов, а также количеством, размером и степенью сохранности органических остатков. Элементы структуры пород формируются на протяжении всех этапов, начиная со стадии образования осадочного материала и кончая теми изменениями, которые связаны с процессами метагенеза. От структуры зависят многие физические свойства осадочных пород. В частности, она в значительной степени определяет сопротивляемость породы воздействию бурового инструмента, устойчивость ствола скважины в процессе бурения, способность породы аккумулировать нефть и газ, отдавать их в процессе разработки месторождений и т. д.

Для осадочных пород химического происхождения структуры различают по тем же признакам. В этих породах, возникших путем выпадения из растворов, кристаллизации и перекристаллизации, величина зерен сравнительно легко меняется. Напротив, форма зерен обусловлена здесь свойствами самого минерала, условиями его возникновения и роста и потому является особенно важной.

Текстура осадочных горных пород.Под текстурой осадочной горной породы понимают черты строения, определяемые способом выполнения пространства, расположением составных частей и ориентировкой их относительно друг друга.Текстура породы формируется, начиная со стадии накопления осадка. В дальнейшем она может изменяться в зависимости от особенностей диагенеза и катагенеза. Первичные текстуры (возникшие в процессе осадконакопления) отражают состояние среды в момент накопления осадочного материала и результаты ее взаимодействия с осадком. Вторичные текстуры образуются в уже сформировавшейся породе, в процессе катагенеза и мета­генеза.Текстуры в значительной степени определяют многие свойства осадочных пород, в том числе их анизотропность — неодинаковые в разных направлениях прочность, фильтрационные свойства и др. Изучают их преимущественно в обнажениях и образцах, но иногда и в шлифах под микроскопом. Различают текстуры поверхности слоя и внутрислоевые.

Метаморфические горные породы. Особенности их состава, структуры и текстуры. Общие свойства.

Состав метаморфических пород. Химический состав метаморфических горных пород разнообразен и зависит в первую очередь от состава исходных. Однако… Минеральный состав метаморфических пород также разнообразен, они могут… Физико - химические условия образования метаморфических пород, определённые методами геобаротермометрии весьма…

Физико-механические свойства грунтов.

  По физико-механическим свойствам породы делятся на монолитные, пластичные,…  

Лессовые просадочные грунты

Лёссовые грунты по составу, структурно-текстурным признакам, а следовательно, и механическим свойствам существенно отличаются от всех других горных…   У лёссовых грунтов размер пор значительно превышает размер частиц грунта. Именно в связи с таким соотношением диаметра…

Вечномерзлые грунты

Вечномерзлые грунты из-за наличия в них льдоцементных связей при отрицательной температуре являются очень прочными и малодеформируемыми природными… построенных на этих грунтах сооружений.  

Набухающие грунты

  К набухающим грунтам относят глинистые грунты с большим содержанием…  

БИОГЕННЫЕ ГРУНТЫ

Свойства заторфованных грунтов и торфов зависят от содержания растительных остатков, степени их минерализации (разложения), структурной прочности,… Биогенные грунты служить основанием сооружения не могут — они требуют… Класс нескальных грунтов - грунты без жестких структурных связей, которые подразделяются на: обломочные…

ЗАСОЛЕННЫЕ ГРУНТЫ

Засоленность грунтов (состав и количество содержащихся в них растворимых солей) зависит от генетич. типа грунта, условий его залегания и характера… Засоленные грунты широко распространены в СССР (равнинные области Ср. Азии и… Изучение засоленности следует проводить до определения физико-механич. свойств грунтов, так как в ряде случаев (напр.,…

ИСКУССТВЕННЫЕ ГРУНТЫ

Искусственные грунты создаются в результате строительной и производственной деятельности человека или путем целенаправленного улучшения свойств… Насыпные грунты могут специально создаваться в строительных целях (грунтовые… Возможность использования насыпных грунтов в качестве оснований сооружений должна рассматриваться в каждом случае…

КАРСТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ, КАРСТ

   

Развитие карста

Ка́рры — одна из форм поверхностного карста. Представляет собой сетку борозд и гребешков, шипов и лунок, образовавшуюся на поверхности…

Карры в Дан-де-Кролле (Франция)

Карстовые пещеры

Озеро в карстовой пещере Кризна Яма,Словения. рельефа: осадки с большой площади должны попадать в пещеру, вход в пещеру должен располагаться заметно… Полье — карстовая впадина больших размеров (~ 1-10 км), с плоским дном, как… Полья, как правило, простираются на несколько километров. Крутые и обрывистые берега польев возвышаются над плоскими…

Виды карста

Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости,…

Псевдокарст

Другой разновидностью является глинистый карст. Это глубокие подземные ходы и провалы, очень напоминающие настоящий карст, возникающие в сильно…