КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Інженерна геологія вивчає будову та склад земної кори, геологічні процеси, які зумовлюють зміни умов залягання гірських порід та стійкість окремих її діля­нок. Земна кора складається із сукупності гірських порід та мінералів.

Мінерал - це самородний елемент або природна хімічна сполука, яка має своєрідний комплекс фізико-хімічних властивостей. Відомо понад 2000 мінералів.

Гірські породи - це агрегати або суміші мінералів (мінеральні агрегати) певного складу і будови, які виникли в результаті різних геологічних процесів і залягають в земній корі у вигляді самостійних тіл.

Мінералогічний склад кожної гірської породи є порівняно постійним і визначається наявністю в ній певних мінералів. Основні мінерали, шо переважа­ють за вмістом в породі, називають породоутворювальними. За ними розпізна­ють гірські породи. Мінерали, вміст яких є незначним, називають акцесорними (додатковими). Відомо близько 1000 гірських порід. Гірська порода яка склада­ється з одного мінералу, називається мономінеральною (кварцовий пісок, гіпсо­вий камінь, мармур). Полімінеральні породи складаються з багатьох мінералів. Хімічний склад гірської породи визначається її мінералогічним складом.

Походження, хіміко-мінералогічний склад, будову та властивості гір­ських порід вивчає наука петрологія. Залежно від умов утворення (генезису) в земній корі розрізняють три генетичні типи гірських порід: магматичні, оса­дові і метаморфічні. Зв'язок між генетичними типами гірських порід у природному геологічному циклі наведено па рис. 1.

Визначальними під час вивчення і діагностиці гірських порід є такі озна­ки: забарвлення, твердість, густина, мінералогічний склад, структура, тексту­ра, особливі ознаки. Відмінними ознаками гірської породи є мінералогічний склад, структура та текстура. У складі гірських порід переважають мінерали класу силікатів. На їх частку припадає 85 % усіх гірських порід земної кори. Мінералогічний склад визначає лише речовинний склад гірської породи. Умо­ви утворення гірських порід встановлюють за допомогою вивчення їх структу­ри та текстури.

Структура характеризує особливості внутрішньої будови гірської породи, які зумовлені розмірами, формою, кількісним співвідношенням мінералів, характером зв'язків між частками породи. Структура буває кристалічна, і напівкри-сталічна, аморфна (склиста).

Рис. 1.Геологічний цикл утворення гірських порід В+3- виверження та застигання; М-метаморфізм; Р+П-руйнування . та перенесення; Д - діагенез (ущільнення, цементація, заміщення іперекристалізація)

Текстура характеризує спосіб заповнення простору гірської породи, тобто відображає особливості зовнішньої будови: масивність, шаруватість, пористість. Отже, текстура буває масивна, шарувата, макропориста.

1.1. Магматичні гірські породи

Під час утворення магматичних гірських порід, магма - в'язкий силіка­тний розплав, який має температуру від 1000 до 1300 °С - надходить у товщу земної кори або на її поверхню із магматичних осередків.

Якщо магма не досягає поверхні й твердне на певній глибині товщі земної кори утворюються глибинні (інтрузивні) магматичні породи. Якщо магма виливається на поверхню і твердне - утворюються виливні (ефузивні) магматичні породи. Окрему групу складають вулканічні породи. Магматичні породи називають ще первинними.

Твердіння магми на глибині відбувається повільно, в умовах великих тисків. Цей процес триває іноді тисячі й мільйони років. За цей час встга ають викристалізуватися всі мінерали. Спочатку кристалізуються найбільш туго­плавкі мінерали, а потім мінерали з нижчою температурою плавлення. Твердіння магми на невеликій глибині або на поверхні земної кори відбувається швидко, за низького тиску. В цих умовах встигають викристалізуватися лише найтугоплавкіші мінерали, а решта мінералів твердне, утворюючи мікрокри-

сталічну або аморфну (склисту) масу. Вилита на поверхню магма зветься ла­вою. З лави бурхливо виділяються гази, що містяться в ній, і спінюють її. В ре­зультаті застигла лава є більш пористою. Особливості умов утворення гли­бинних та виливних порід зумовлюють певну відмінність у структурі та текстурі цих порід.

Для глибинних порід характерною с повнокристешічна структура, за якої всі мінерали, які складають породу, утворюють кристали, котрі можна ба­чити неозброєним оком. Оскільки застигання магми на певній глибині відбу­вається новітьно і всі мінерали "встигають" викристалізуватись у зерна значних розмірів. Залежно від розмірів кристалів повнокристалічна структура глибинних порід поділяється на: дрібнозернисту (до 2 мм); середньозернисту (2-5 мм); крупнозернисту (5-10 мм); грубозернисту (понад 10 мм). Міцність і морозо­стійкість гірської породи протилежні до розміру кристалів, які її складають. Структура виливних гірських порід, залежно від швидкості і конкретних умов застигання магми, може бути прихованокристалічною, порфіровою або аморфною (склоподібною). Розміри кристалів у прихованокристалічній структурі такі, шо їх не можна побачити неозброєним оком. Порфірова структура характеризується тим, що серед основної прихованокристалічної маси спостерігаються окремі, не зв'язані між собою кристали. Під час утво­рення виливних магматичних порід із аморфною структурою швидкість засти­гання магми була такою великою, що кристалізація не відбулася, а утворилась однорідна склоподібна маса (вулканічне скло).

Більшість глибинних порід мають однорідну (масивну) текстуру, за якої усі мінерали, які складають породу, розміщені у всіх напрямках рівномірно. Текстура виливних магматичних порід може бути суцільною у вигляді щільної прихованокристалічної або порфіроподібної маси. Для вулканічних порід характерною є пориста текстура.

Хімічний та мінералогічний склад. Залежно від вмісту у магматичшгх породах БіОг їх класифікують на такі класи:

- ультракислі (SiO₂>75 %);

- кислі (SiO₂=65-75 %);

- середні (SiO₂=5-65 %);

- основні (SiO₂=45-52 %);

- ультраосновні (SiO₂<45 %).

Мінералогічний склад магматичних порід закономірно змінюється із вмістом SiO₂. їх основними породоутворюючими мінералами є кварц, польові шпати (ортоклаз, мікреклин, плагіоклаз), рогова обманка, авгіт, слюди (біотит, мусковіт), олівін тощо.

Забарвлення. Зміна хіміко-мінералогічного складу' порід із зміною вмісту Si0₂ зумовлює і зміну забарвлення. Так, кислі та середні породи, які містять кварц, польові шпати, зазвичай забарвлені у світлі тони - рожеві, сірі, зелену­ваті, бежеві. Основні та ультра основні породи, які містять велику кількість темнозабарвлених мінералів класу залізисто-магнезіальних силікатів, мають, як правило, темно-зелений, темно-сірий, буро-зелений кольори.

Отже, для розпізнавання магматичних гірських порід необхідно знати особливості їх структури, текстури та мінералогічного складу. Коротка харак­теристика магматичних гірських порід різних класів і підгруп наведена у табл. 1.1. та додат. А.

Найпоширенішим із магматичних (вивержених) гірських порід є грані г.В його складі міститься 20-40 % вільного кварцу, що надає йому високої атмосферної стійкості і міцності. Структура граніту є дрібно-, середньо- і круп-нозернистою. Широко застосовується як конструкційний матеріал в мостобуду­ванні, гідротехнічних спорудах, дорожньому будівництві. Середньо- і крупно-зернисті різновиди граніту застосовують як облицювальний матеріал, а також для архітектурного оздоблення будинків і споруд. Граніт радіоактивний. Колір граніту зумовлений наявністю польових шпатів (до 70 %), слюди і темнозабар­влених мінералів і буває від сірого до червоного кольору.

Сієніт- відрізняється від ірапіту вщеутністю кварігу. Густина 2,9 г/см . Бі­льше схильний до вивітрювання (руйнування), характеризується меншою міцні­стю порівняно з гранітом. Краще полірується. Використовується аналогічно граніту.

Діорит- темно-зеленого кольору, оскільки складається з кальцієвого польового шпату. Використовується для виготовлення шашки, бордюрів, як облицювальний матеріал.

Габро- містить до 75 % польових шпатів, в'язкість дуже висока, міц­ність до 400 МПа. Добре полірується, розколюється на зразки правильної форми. Використовується як конструктивний, облицювальний та оздоблю­вальний матеріал.

Лабрадорит - різновидність габро. Єдине на території СНД Головинське родовище лабрадориту знаходиться в Житомирській обл. в Черняховському районі потужністю 13545 тис. м', а добувають його всього 8 тис. м³ на рік. Для лабрадориту характерна іризація, тобто переливання кольорів.

До виливних магматичних порід належить діабаз- характеризується високим зчепленням з органічними в'яжучими, тому це ефективний матеріал для асфальтобетону. Низька температура плавлення (1200 - 1400 °С) діабазу дає змогузастосовувати його для кам'яного литва. Після переплавлення одержують матеріал з міцністю 500 МПа.

Поиск по сайту: