Билет 7.

1. Что называется горной породой? Магматические горные породы, их происхождение и классификация.

Горные породы – это естественные агрегатные соединения минералов одного или несколько наименований. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а иногда и условий залегания в земной коре. По своему происхождению их делят на 3 типа: магматические, осадочные, метаморфические.

Магматическими (или изверженными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности. Температура магмы различна, но обычно 100 — 1300 °С.

История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно изменялась. Процессы эти во многом завершаются при охлаждении или кристаллизации магмы с образованием агрегатов силикатных минералов. В зависимости от условий, в которых происходит охлаждение и застывание магмы, горные породы делят на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся)

Некоторые геологи считают, что в основе зарождения магмы лежит единая первичная магма базальтового состава, дальнейшая же дифференциация ее привела к образованию различных по составу магматических пород.

Другие ученые говорят о том, что различные минералого-петрографические разности магматических горных пород обусловле­ны существованием нескольких первичных магм разного состава.

Некоторые специалисты считали, что возможно образование интрузивных пород (так называемых плутонов), особенно кисло­го состава, путем перекристаллизации ранее существовавших по­род под действием повышенных температур, давлений и сложных по химическому составу растворов.

Любая из этих гипотез обусловливает необходимость диффе­ренциации вещества магмы для формирования различных по со­ставу изверженных пород. Особенности дифференциации магмы образуют как одну, так и несколько типов горных пород. Пер­вичная базальтовая магма может сформировать габбро или же превратиться в целый ряд пород: габбро — диориты — гранодио- риты — граниты. Кроме того, особенности дифференциации вы­ражаются в виде реакции между кристаллами и расплавом и в сложном процессе межгравитационного разделения, сопровожда­ющегося оседанием или поднятием кристаллов при существен­ном газовом переносе вещества и ассимиляции магмой вмещаю­щих пород.

Весьма важным является их последующее изменение в результате выветривания, скорость и интенсивность которого в знаначительной мере определяются особенностями минералогиче­ского состава.

Классификация магматических пород, кроме деления их на глубинные и излившиеся, основана также на содержании в них кремнезема в пересчете на Si0₂.

 

Классификация магматических горных пород по Si02

Состав породы	Породы
содержание диоксида SiO2, (%)	минералы	глубинные	излившиеся (аналоги глубинных)
Кислые породы (75-65)	Кварц, полевые шпаты (чаще ортоклаз), слюды	Граниты	Кварцевый пор­фир, липарит
Средние породы (65-52)	Полевые шпаты (чаще ортоклаз), роговая обман­ка, биотит	Сиениты	Ортоклазовый порфир, трахит
Плагиоклазы, роговая об­манка, авгит, биотит	Диориты	Порфирит, анде­зит
Основные поро­ды (52—40)	Плагиоклазы (чаще лабра­дор), авгит, иногда оливин	Габбро	Диабаз, базальт
Уяътраосновные породы (менее 40)	Авгит	Пироксениты	—
Авгит, оливин, рудные минералы	Перидотиты	—
Оливин, рудные минера­лы	Дуниты	—

Разделение магматических пород по SiО2 имеет практическое значение. Так, с уменьшением в SiО2 глубинных породах возрас­тает плотность, понижается температура плавления, породы луч­ше поддаются полировке, окраска их становится темнее.

В составе магматических пород основное место занимают по­левые шпаты, амфиболы, пироксены, кварц и слюды. В наиболее древних породах могут присутствовать вторичные минералы (кар­бонаты, глинистые), которые возникают в процессе выветрива­ния из первичных минералов. Количество этих минералов может служить показателем степени выветрелости породы.

 

2. Карстовые процессы. В каких породах, при каких условиях, с какой скоростью они развиваются? Разновидности и размеры карстовых форм.

Карстовые процессы.Это процессы выщелачивания водораст­воримых горных пород (известняков, доломитов, гипсов) подзем­ными и атмосферными видами и образования в них различных пустот

Для карстового процесса (в отличие от обычной суффозии) главным является растворение пород и вынос из них веществ в растворенном виде

Возникновение и развитие карста обусловлено способностью пород к полному растворению, наличием проточной воды и степенью ее минерализации, геологическим строением участка, ре­льефом местности, трещиноватостью пород, характером растите­льности, климатом.

Из всех пород наиболее растворимыми водой являются соли (хлориды), гипсы с ангидритами и известняки. Аналогичным образом растворяются доло­мит и магнезит.

Одним из главных факторов карстообразования является дей­ствие воды — атмосферной, речной, подземной, если она не об­ладает повышенной минерализацией. Наиболее сильно растворя­ет породы слабо минерализованная вода, а также водные растворы, содержащие свободную углекислоту. В этом случае рас­творяющее действие воды увеличивается во много раз. Растворе­нию способствует повышенная температура и движение воды.

Одним их самых важных условий развития карста является сте­пень водопроницаемости пород. Чем более водопроницаема порода тем интенсивнее развивается процесс растворения. Наилучшие условия в этом отношении создаются в трещиноватых породах, особенно при наличии трещин шириной не менее 1 мм, так как это обеспечивает свободную циркуляцию воды. Вода постепенно разрабатывает трещины в каналы и пещеры. Этот процесс, полу­чивший название коррозии, продолжается до водоупора или уровня подземных вод. У коррозионного процесса, как и у эрозионного, имеется нижний предел развития, называемый базисом коррозии, которым чаще всего бывает уровень ближайшей реки, озера или моря, а также поверхность водоупорных пород

Ниже уровня подземных вод карстообразование не происходит. В этой части массива наблюдается цементация тре­щин за счет выпадения из водного раствора кальцита. В связи с этим в карстующемся массиве следует различать зону карстообразования и зону цементации

Интенсивность карстообразования определяется мощностью слоя карстующихся пород. При малой мощности исключается возможность возникновения больших пустот. К тому же мало­мощные слои растворимых в воде пород часто переслаиваются с глинами, иногда даже перекрываются глинистыми отложениями. Глинистый материал препятствует циркуляции воды, заполняет трещины

Очень большое влияние на развитие карста оказывает климат (количество и характер распределения осадков по сезонам года, температурный режим верхних слоев земной коры). При рельефе, который не обеспечивает поверхностного стока, роль атмосферных вод значительно возрастает.

Влияние растительности на развитие карста двоякое. С одной стороны, лесная подстилка и гумус обогащают воду свободной С0₂ и усиливают ее растворяющую деятельность, с другой сторо­ны, глинистый элювий, формирующийся на покрытых раститель­ностью территориях, уменьшает инфильтрацию и размывающую силу поверхностных вод. Уничтожение леса и дернового покрова всегда способствует развитию поверхностных карстовых форм.

Формы карста. В процессе выщелачивания в карсгующихся породах образуются различные по своему положению и форме пустоты, или карстовые формы.

По отношению к земной поверхности различают два типа карста: открытый и скрытый. При открытом типе карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности земли, а при скрытом они перекрываются слоями нерастворимых водопрони­цаемых пород и лежат на некоторой глубине.

Из многочисленных форм карста наиболее часто встречаются: на поверхности земли — карры, воронки, полья и в глубине карстующихся толщ — каверны и пещеры.

Карры — мелкие желоба, борозды и канавы на склонах рельефа местности из карстующихся пород в виде известняков . Глубина карров колеблется от нескольких сантиметров до 1—2 м.

Воронки —углубления различных форм и размеров . Диаметр их колеблется от 3—4 до 40—50 м, глубина от 1—2 до десятков метров.

По происхождению воронки разделяют на поверхностные и провальные. Поверхностные воронки образуются в результате выщелачивания и размыва пород атмосферными и талыми водами в области открытого карста. Форма этих воронок обычно блюдце­образная. Провальные воронки возникают при обрушении кровли над подземными пустотами (пещерами и т. д.). Значителььные по размерам провальные воронки иногда именуют пропастями..

Полъя возникают в результате постепенного объединения во­ронок или опускания больших участков земной поверхности в результате карстового выщелачивания пород на глубине толщ. По длине полья простираются на сотни метров и даже километров, глубина достигает нескольких метров.

Каверны образуются в результате растворения пород по мно­гочисленным трещинам. Карстующиеся породы становятся похо­жими на пчелиные соты.

Пещеры — подземные пустоты, формирование которых связа­но с растворением пород и сопровождается эрозией и обрушени­ем. Колебание базиса коррозии нередко приводит к появлению пещер, располагающихся в несколько этажей.

При строительстве в карстовых районах необходимо осуществлять ряд мер, направленных на прекращение развития карстовых форм, повышения устойчивости и прочности пород:

· предохранять растворимые породы от воздействия поверхно­стных и подземных вод, что достигается планировкой территории, поверхности слоем жирной глины, выполняющей роль гидроизоляции.

· упрочнять карстующиеся породы и одновременно предотвра­щать доступ в них воды, что может быть достигнуто нагнетанием в трещины и мелкие пустоты жидкого стекла, цементного или гли­нистого раствора, горячего битума

Принципиальное значение имеет определение степени актив­ности карстового процесса. В связи с этим различают: действую­щий карст, который развивается в современных условиях, и пас­сивный, или древний, карст, развитие которого происходило в прошлом. В последнем отсутствует циркуляция воды. Такие кар­стовые формы часто содержат делювиально-пролювиальный материал, задернованы, покрыты кустарниковой и даже древес­ной растительностью. При изменении базиса коррозии и других причин пассивный карст может перейти в активную стадию

При активном карсте степень закарстованности пород про­должает возрастать. Для растущих карстовых форм характерны четкие очертания, циркуляция воды, зияние трещин, отсутствие древесной растительности

Возможности возведения сооружения в районе активного кар­ста определяют сроком службы и особенностями его эксплуата­ции. В связи с этим важное значение имеет определение скоро­сти развития карстового процесса. Для приближенной оценки степени закарстованности территории и скорости развития карста существует ряд способов, в том числе длительное наблюдение за карстообразованием в данном районе