Классификация и основные виды горных пород
Министерство Образования и Науки Российской Федерации
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Забайкальский государственный университет»
Факультет Строительства и Экологии
РЕФЕРАТ
по дисциплине:«Химия в строительстве»
на тему:«Классификация и основные виды горных пород»
2015г.
Содержание
Введение......................
- Горные породы и их многообразие..................
.............................. .....4
1.1.Понятие горных
пород.........................
1.2.Классификация горных пород.........................
2. Основные
свойства горных пород.........
2.1.Физические свойства горных пород……………………………11
2.2.Плотностные
свойства горных пород.........................
3. Рыхлые
горные породы. Песок.........................
3.1.Общая характеристика
рыхлых пород.........................
3.2.Песок, его
характеристика и свойства......................
Заключение....................
Список литературы....................
Введение
Горные породы, природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.
Горные породы представляют собой механические сочетания разных по составу минералов, в том числе и жидких. Процентное содержание минералов в горных породах определяет её минеральный состав. Форма, размеры, взаимное расположение и ориентация минеральных зёрен или частиц горной породы обусловливают её структуру и текстуру.
По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические слагают около 90% объёма земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных пород, однако последние занимают 75% площади земной поверхности.
Среди осадочных пород важную роль играет песок.
Песок - мелкообломочная, рыхлая горная порода, состоящая из зерен (песчинок) кварца, других минералов и обломков пород, содержит примесь пылеватых и глинистых частиц. Песок является основным заполнителем в строительных растворах, для штукатурок. Широко применяется в строительстве, в стеклянной промышленности
Целью курсовой работы является: рассмотреть горные породы их свойства и многообразие и изучить свойства песка, как рыхлой горной породы.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- рассмотреть понятие горных пород и их классификацию;
- изучить свойства горных пород;
- дать характеристику рыхлым горным породам;
- изучить свойства песка, как рыхлой горной породы и его применение
- Горные породы и их многообразие
- Понятие горных пород
Горные породы — это вещество, слагающее земную кору Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.
Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.
Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие — из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи — из стекловидного вещества; четвертые — комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы. Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:
- массивная
текстура: никакого порядка в
размещении минералов не
- слоистая:
порода состоит из слоев
- сланцевая:
все минералы плоские и
- пористая: вся горная порода пронизана порами;
- пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов.
- Классификация горных пород
По происхождению горные породы подразделяются на:
1.Магматические породы.
2. Осадочные породы
3.Метаморфические породы.
Магматической определяется порода, образовавшаяся в результате охлаждения и затвердевания магмы. Так как магма может остывать на глубине, внутри каменной оболочки земного шара, или на земной поверхности, то магматические породы разделяются на интрузивные (внедрившиеся в толщи горных пород) и эффузивные (излившиеся). Наиболее типичными интрузивными породами считаются гранит, диорит, габбро, перидотит и др. Базальт, липарит, андезит принадлежат эффузивным породам.
Анализ приведенного материала. В определении магматической породы как продукта остывания магмы нет признаков, по которым ее можно отнести к магматической. Проверить же достоверность того, что интрузивная магматическая порода является именно таковой, а не метаморфической, невозможно, потому что никто не присутствовал на глубине при охлаждении магмы. Доказать, что образец горной породы принадлежит магматической породе нельзя из-за отсутствия в нем признаков происхождения.
Для примера возьмем образец гранита, считающегося наиболее распространенной интрузивной магматической породой. Когда прошу студента или геолога объяснить, почему это магматическая порода, то в ответ слышу утверждение, что гранит сложен кристаллами, которые возникли при остывании магма. Но это признак кристаллической породы, а не магматической. Тогда показываю образец каменной соли, который состоит из кристаллов, и потому должен быть также магматической породой. Нет, каменная соль, заявляют мне, отнесена к осадочной породе. Мрамор же представляет собой пример метаморфической породы, хотя сложен кристаллами кальцита.
Эффузивные породы вообще нельзя называть магматическими, потому что возникли при остывании излившейся лавы, а не магмы. Если и давать им название по происхождению, то логически выдержанно их называть вулканогенными, как образовавшимися при извержении вулканов. Но и в таком случае остаются логические неувязки.
При извержениях вулканов лава может изливаться или выбрасываться в виде раскаленных обломков разной величины – пирокластов (пирос - огненный, класт - обломок). Эффузивные или излившиеся породы составляют только часть вулканических пород. Есть еще пирокластические, разделяющиеся на рыхлые или тефру: пепел, лапилли (горох), вулканические бомбы, и сцементированные – туфы.
Рис. 1.Вулканогенные породы
При извержениях вулканов центрального типа лавы больше выбрасывается, чем изливается.
Осадочные породы
Осадочные горные породы – породы сформировавшиеся на поверхности или в приповерхностной части Земной коры за счет осаждения продуктов экзогенных процессов. Сами экзогенные процессы по напрвленностии результатам можно условно разделить на 3 группы:
Разрушительные-промежуточные-
К первой группе относятся:
- Гипергенез;
- геологическая деятельность ветра, водных потоков, ледников, озер и болот, подземных вод, морей.
В результате этих процессов образуются:
- рыхлый обломочный материал.
- новые минералы и минерализованные растворы.
Вновь образованный рыхлый материал и минералы могут оставаться на месте своего формирования (кора выветривания) или перемещаться. При перемещении или транспортировке и происходят промежуточные процессы. В зависимости от расстояния, скорости перемещения, объема и размеров переносимого материала и ряда других факторов могут продолжаться дальнейшее разрушение и начаться частичная аккумуляция (или осаждение) переносимого материала.1
Разрушение при транспортировке - это:
- превращение крупных обломков в мелкие,
- превращение
угловатых обломков в
- сортировка
обломочного материала по
Частичная аккумуляция происходит обычно при транспортировке материала на большие расстояния или при резкой смене условий транспортировки. Происходит разделение рыхлого материала. Одна его часть перемещается дальше, а другая оседает. При этом может происходить укрупнение размеров обломков. Так, при разрушении горных пород могут высвобождаться мелкие частицы самородного золота, платины и других элементов. При частичном осаждении за счет магкости и гибкости мелкие золотины слипаются и образуют комок золотин или самородок.
Созидательные процессы включают:
- осадконакопление или седиментогенез;
- преобразование
рыхлых осадков в твердую
Среди главных породообразующих компонентов выделим:
1-реликтовые минералы и обломки пород - терригенный материал;
2-минералы осадочного генезиса(опал, оксиды и гидрооксиды железа, сульфаты фосфаты галоиды и т.д.)
3-органические остатки,
4-вулканический материал.
Строение осадочных пород характеризуют структура и текстура.
Структура- определяется размером и формой обломков и минералов, Текстура- их взаимным расположением и ориентировкой в пространстве.
Классификация осадочных горных пород.
Основной принцип - по вещественному составу и генезису сохраняется. В этом случае все породы делятся на 3 группы: обломочные, хемогенные и биогенные, глинистые. Такое деление детализировал Страхов, который выделил 10 групп:
1-обломочные
2-глинистые
3-аллитные (глиноземистые) 7-кремнистые 10-каустобиолиты
4-железистые
Между этими группами пород существуют переходные разности.
С осадочным процессом связаны разнообразные полезные ископаемые. Это бокситы, железные и марганцевые руды, соли, нефть и газ, угли и горючие сланцы и др.
С рыхлыми обломочными породами связаны россыпи золота, платины, олова, вольфрама, алмазов и др. драгоценных камней.
Сами породы используются как строительный материал, глины как адсорбент.
Согласно другой классификации осадочные породы в свою очередь разделяются на терригенные, органогенные и хемогенные (химические). Терригенные сложены неорганическими обломками и глинистыми частицами, снесенными в море с суши, земли (terra - земля). Это песок, глина, песчаник, конгломерат и др. Органогенные образовались в результате скопления остатков организмов, большей частью их скелетов. К ним относятся известняки, диатомиты, а также каустобиолиты – бурые и каменные угли. Хемогенные породы формируются при кристаллизации из воды различных солей. Самые распространенные из них каменная и калийная соли, гипс и др.
Из приведенного определения песчаник нельзя назвать осадочной породой, потому что он образовался на глубине не при выпадении осадка и вне термодинамических условий поверхностной части литосферы. Известняк из створок раковин моллюсков (ракушняк) стал таковым не на поверхности дна моря, а при погружении скоплений этих створок, также не выпадавших из морской воды. Признаков осадочного происхождения они не имеют. Относится это и к песку, например, эоловой фации.
Метаморфические породы
В том же словаре напечатано: «порода метаморфическая – основные особенности которой (минеральный состав, структура, текстура) обусловлены процессами метаморфизма, тогда как признаки первичного осадочного (в парапородах) или магматического (в ортопородах) происхождения частично или полностью утрачены».
Анализ приведенного материала. Прежде всего, необходимо отметиться, что нет признаков первичного осадочного или магматического происхождения. По ним противопоставлять метаморфические породы другим типам пород невозможно. Конечно, образцы горных пород ответить не могут, происхождение на них не написано.
Под метаморфической предлагается понимать породу, изменившую форму, внешний облик. К ней относятся мрамор, кварцит, кристаллический сланец, гнейс и др. Получается, по образцу, например, гнейса можно увидеть, что он образовался в процессе метаморфизма. Ничего подобного на нем не написано. В середине XVIII в. гнейс считался первичной породой, возникшей при сотворении Земли. В конце XVIII в. по гипотезе нептунизма гнейсу приписывалась химическая природа, – появился при осаждении солей из соленого горячего первичного мирового океана. В начале XIX в. Б. Котта отвел место гнейсу в первичной коре охлаждения – земной коре, т. е. образовался он при остывании первичного расплава. И только затем с середины XIX в. гнейс стал считаться метаморфической породой. Между тем кристаллическое сложение гнейса свидетельствует, что он образовался при перекристаллизации с увеличением размера кристаллов какой-то мелкокристаллической породы.
Горных пород, не изменивших внешний облик, вообще нет. Песок образовался при разрушении гранита, гнейса, песчаника или какой-то другой породы, песчаник при цементации песчинок и т. д. Получается, все горные породы образовались за счет других пород с изменением внешнего облика, часто минерального и химического состава.
Таким образом, признаков происхождения горные породы не имеют. Отсутствие признаков происхождения не позволяет составить алгоритмы их определения, компьютерные программы. Отсутствие признаков генезиса свидетельствует, что магматических, осадочных и метаморфических пород в природе нет. Это видимый мир геологии, или вымысел.
2. Основные свойства горных пород
2.1. Физические свойства горных пород
Число физических свойств горных пород, проявляющихся в их взаимодействии с другими объектами и явлениями материального мира, может быть сколь угодно велико. Однако для практики горного дела представляют интерес лишь те свойства, которые непосредственно связаны с процессами современной горной технологии. В геомеханике требуется знание, в первую очередь, механических и плотностных свойств, но вместе с тем могут представлять интерес и некоторые другие свойства, показатели которых достаточно чётко отражают состояние пород или отчетливо коррелируют с напряжениями в породном массиве и потому могут быть использованы для оценки напряженного состояния пород и массивов. Кроме того, некоторые физические характеристики пород могут быть достаточно тесно взаимосвязаны с механическими и плотностными показателями свойств горных пород, но при этом более просто определяются на образцах или в массиве.
В качестве основного признака классификации физических свойств пород наиболее целесообразно принять внешние поля или воздействия, во взаимодействии с которыми проявляются те или иные свойства. На основе этого признака можно выделить следующие классы физических свойств горных пород: плотностные, механические, горнотехнологические, тепловые, электромагнитные, радиационные.
В табл.2/1 приведена классификация свойств с выделением внутри классов групп. 2
Таблица 2.1
Классификация физических свойств горных пород
Класс |
Группа |
Наименование основных характеристик |
Обозначение |
Наиболее часто применявшаяся единица |
Единица в СИ |
Коэф перехода к СИ |
Плотностные |
Гравитационные
Структурные |
Удельный вес Объёмный вес Удельная масса Плотность Пористость общая, открытая Коэффициент пористости |
g0 g r0 r П П0
КП |
гс/cм3 гс/cм3(тс/cм3) г/cм3 г/cм3 % %
- |
Н /м3 - - кг/м3 % %
- |
0.981 104 - - 103 1 1
1 |
Механические |
Прочностные
|
Предел прочности при одноосном сжатии Предел прочности при одноосном растяжении Сцепление Угол внутреннего трения |
[Sсж ]
[Sр ] [t0 ]
j |
кгс/cм2
кгс/cм2 кгс/cм2
градус |
Па
Па Па
рад |
0.981 105
0.981 105 0.981 105
p/180 |
Деформационные |
Модуль упругости Коэф.поперечных деформаций Модуль сдвига Модуль всестороннего сжатия Модуль деформации |
Е
n G
K
MДЕФ |
кгс/cм2
- кгс/cм2
кгс/cм2
кгс/cм2 |
Па
Па
Па
Па |
0.981 105
0.981 105
0.981 105
0.981 105 | |
Акустические |
Скорости распространения волн в массиве продольной поперечной поверхностной Коэф. затухания |
VPм VSм VLм a |
см/с см/с см/с см-1 |
м/с м/с м/с м-1 |
10-2 10-2 10-2 1 | |
Реологические |
Параметры ползучести Период релаксации |
aП;d
t0 |
ca -1
лет |
ca -1
с |
1
31.5 106 | |
Горнотехнологические |
Коэф.крепости Коэф. разрыхления Коэф. трения |
f
Kp fтр |
-
- - |
-
- - |
1
1 1 | |
Тепловые |
Свойства состояния |
Теплопроводность Температуропроводность Удельная теплоёмкость Температурныйкоэф. линейного расширения Температура фазовых превращений Удельная теплота плавления |
I
а
С
a
Тф
L |
ккал/(м ч 0С) м2/ч
ккал/(кг 0С)
1/ 0С
0С
ккал/кг |
Вт/(м К)
м2/с
Дж/(кг К)
1/ К
0К
Дж/кг |
1.163
2.78 104
4.1868 103
1
273.15+0С
4.1868 103 |
Электромагнитные |
Электрические |
Объёмное удельное электрическое сопротивление Диэлектрическая проницаемость Тангенс угла электрических потерь Электрическая прочность |
rv
e
tgd
Eпр |
Ом см
-
-
кВ/см |
Ом м
-
-
В/м |
10-2
1
1
105 |
Магнитные |
Магнитная восприимчивость Магнитная проницаемость Остаточная намагниченность Коэрцитивная сила |
c
m
Ir
Hc |
ед. СГС
-
ед. СГС
А/м |
ед. СИ
-
А/м2
А/м |
4p
1
10-3
1 | |
Радиационные |
Естественная радиоактивность Линейныйкоэф. поглощения гамма-излучения Эффективное сечение поглощения нейтронов Эффективное сечение рассеяния нейтронов |
А
К
SП
SР |
1/с
см-1
см2
см2 |
1/с
м-1
м2
м2 |
1
102
10-4
10-4 |
2.2. Плотностные свойства горных пород
Плотностные свойства горных пород проявляются в результате действия гравитационного поля Земли. Их в свою очередь можно подразделить на две группы: гравитационные и структурные. К гравитационным свойствам относят удельный g0и объемный g вес пород, к структурным — их удельную массу r0, плотность (объемную массу) r, общую Пи открытую пористость П0, коэффициент пористости Кп.
Удельный вес—это вес единицы объема твердой фазы породы, т. е.
g0 = GT/VT
где GT и VT—вес и объем твердой фазы образца.
Значения удельного веса горных пород в зависимости от удельного веса породообразующих минералов колеблются обычно в пределах 2,5—5,0 гс/см3.
Объемным весом называют отношение веса основных агрегатных фаз породы (твердой, жидкой и газообразной) к объему, занимаемому этими фазами:
g = G/V,
где G —вес агрегатных фаз породы; V—объем, занимаемый этими фазами.
Объемный вес — это наиболее часто используемая плотностная характеристика горных пород, которая зависит от их состава и структуры. Он всегда меньше удельного веса и лишь для весьма плотных пород может приближаться к нему.
Удельная масса — это отношение массы твердой фазы горной породы к объему твердой фазы:
r0 = mT/VT,
где mT и VT— масса и объем твердой фазы образца.
Плотность (объемная масса) горной породы определяется как масса единицы ее объема (твердой, жидкой и газообразной фаз, входящих в состав породы), т. е.
r = m/V,
где m—масса всех агрегатных фаз породы; V—объем, занимаемый этими фазами.
Удельная масса и плотность породы могут быть выражены через ее удельный и объемный вес:
r0 = g0/g;
r = g/g,
где g—ускорение свободного падения.
В отличие от удельного и объемного весов плотность является параметром вещества в строгом физическом смысле.3
Наибольшую плотность имеют массивно-кристаллические изверженные породы, наименьшую — осадочные и некоторые эффузивные (вулканические туфы, пемзы).
Под пористостью горной породы понимают суммарный относительный объем содержащихся в ней пустот (пор). Суммарный относительный объем открытых (сообщающихся) пор характеризует открытую пористость По горной породы. Суммарный относительный объем закрытых (замкнутых) пустот называют закрытой или изолированной пористостью Пи. Пористость, которая определяет движение в породе жидкостей и газов, называют эффективной пористостью Пэ.Общая пористость Попределяется совокупностью закрытых и открытых пор. Отношение объема пор к объему минерального скелета называют коэффициентом пористости КП.
Поры по размеру разделяют на три класса: сверхкапиллярные (более 0,1 мм), капиллярные (0,002—0,1 мм) и субкапиллярные (менее 0,0002 мм).
Обычно пористость выражают в процентах, относя объем пор v к полному объему породы V:
П = (v / V)100%.
Пористость горных пород изменяется в широких пределах — от долей процента до 90 % и более. Принято различать породы с пористостью низкой (менее 5%), пониженной (5—10%), средней (10—15%), повышенной (15—20%) и высокой (более 20 %).
3. Рыхлые горные породы. Песок
3.1 Общая характеристика рыхлых пород
К этой группе горных пород обыкновенно относят песок и гравий, глину, растительную землю и всевозможные природные смеси этих веществ, образующие то, что мы называем почвой.
Все они представляют собой продукты разрушения каменных пород, иногда с примесью органических остатков и состоят из отдельных частиц, между собою вовсе не связанных, или связанных очень слабо.
Строителю приходится иметь с ними дело:
- В качестве
грунтов, на которых возводится
сооружение - в этом случае важно
знать сопротивление грунта
- В качестве
материала для устройства
- В качестве
веществ, употребляемых как составные
части при изготовлении
К гравийно-песчаным и песчаным относят рыхлые или слабо сцементированные горные породы, состоящие из окатанных в различной степени обломков горных пород и зерен минералов. Эти породы используют в качестве сырья для производства песка, гравия и щебня из гравия для строительных работ.
К песку относят обломки пород и зерна минералов размерами свыше 0,05 до 5 мм, к гравию — свыше 5 до 70 мм, к валунам — свыше 70 мм. Частицы размером до 0,05 мм считают пылевидными и глинистыми. Поддержанию песка, гравия и валунов выделяют (табл. 3.1) следующие типы пород.
Таблица 3.1
Типы рыхлых пород
Породы |
Содержание, % | ||
песка |
гравия |
валунов | |
Песчаная |
Свыше 90 до 100 |
До 10 |
- |
Песчано-гравийная |
» 10 » 90 |
Свыше 10 до 85 |
До 5 |
Песчано-гравийно-валун-ная |
» 10 » 85 |
»10 » 85 |
Свыше 5 до 80 |
Песчаные, песчано-гравийные и песчано-гравийно-валунные породы оценивают следующими общими показателями: содержанием песка, гравия и валунов; петрографической характеристикой, включающей наименование породы в соответствии с табл. 1.14, генетическую принадлежность, данные о наличии или отсутствии прослоев глинистых и других засоряющих пород, радиационно-гигие-ническую оценку. Кроме этих основных показателей, для оценки гравийно-песчаных и песчаных пород применяют дополнительные (объемную насыпную массу, коэффициент разрыхления, естественную влажность), а также технологические показатели (выход щебня при дроблении гравия, промывистость, обогатимость песка и др.).
3.2. Песок, его характеристика, свойства и применение
Песок представляет смесь зерен распавшейся от выветривания горной породы; так, например, при выветривании гранита образуется первоначально песок, содержащий зерна кварца, листочки слюды, глинистые частицы (получившиеся при распадении полевых шпатов), а также и не успевшие разрушиться гранитные зерна, состоящие из нескольких минералов.
Вода, перенося песок с возвышенностей на низменные места, округляет все эти зерна трением друг о друга и отмывает их, унося с собой наиболее мелкие частицы - глину. Таким образом, там, где скорость течения воды сразу замедляется, образуются отложения зерен, более или менее отсортированных водою по их величине и удельному весу, а, следовательно, и более разнородных.
Камень, искусственно разбитый на мелкие куски, называется щебнем. 4
По конфигурации (форме песчинок) и по местонахождению различают: пески делятся:
- Горный песок - находимый на месте своего первоначального образования и не обработанный текущей водою, вследствие чего песчинки с шероховатой поверхностью, неровны по величине, остро ребристые, с угловатыми зернами и между ними попадаются более крупные, не распавшиеся куски коренной породы (дресва);
- Грунтовый,
погребной или овражный песок
отличается от предыдущего
- Речной песок, наоборот, обыкновенно довольно чист (если не содержит ила или случайных примесей, кусочков древесной коры, гнилушек), но зерна его округленные.
- Морской песок также с округленными зернами, обычно мельче речного и, кроме того, содержит соли, входящие в состав морской воды.
- Ещё песок может быть, озёрными, флювиогляциальными и эоловыми.
По минералогическому составу чаще всего встречаются пески (горная порода) кварцевые, глауконито-кварцевые, полевошпатово-кварцевые (см. Аркозы), слюдистые и другие..
Кварцевый песок - считается лучшим SiO2.
Один из самых распространенных породообразующих минералов.
По структуре - каркасный силикат.
Кристаллические модификации: гексагональная (устойчив выше 573°C) и тригональная (устойчив ниже 573 °С) модификации.
Часты двойники, образует зерна, зернистые кристаллы, агрегаты и сплошные массы.
Цвет разнообразный:
бесцветный кварц - горный хрусталь, фиолетовый кварц - аметист, дымчатый кварц - раухтопаз, черный кварц - морион, золотистый кварц - цитрин.
Твердость 7; плотность 2,65 г/см3. Пьезоэлектрик.
Кварцевые пески и кварциты используются в керамической и стекольной промышленности; монокристаллы кварца - в оптическом приборостроении и как пьезоэлектрический материал; окрашенные разновидности кварца - в ювелирном деле.
Полевые шпаты, группа самых распространенных породообразующих минералов подкласса каркасных силикатов; около 50% массы земной коры. Изоморфные смеси алюмосиликатов K, Na, Ca, Ba.

- Классификация и основные группы МСА
- Классификация и основные требования к упаковке
- Классификация и основные характеристики потребителей
- Классификация и основные характеристики принтеров
- Классификация и основные характеристики принтеров
- Классификация и основные характеристики ЭВТ
- Классификация и основные части экскаваторов
- Классификация и общая характеристика банковских операций
- Классификация и общая характеристика чрезвычайных ситуаций
- Классификация и общая характеристика чрезвычайных ситуаций
- Классификация и общие принципы построения и применения информационных измерительных систем
- Классификация и общие принципы построения и применения информационных измерительных систем
- Классификация и общие принципы построения и применения информационных измерительных систем
- Классификация и операции ЦБ