Механика грунтов. 7

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

Имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

 

 

Институт инновационных технологий

Архитектурно-строительный факультет

«Реферат»

По дисциплине:

«Геология»

Вариант № 19

 

 

 

Работу выполнила студентка группы ЗСуд-115

 Артемчик Динара Анатольевна

Работу проверил: Ольховик Юлия Владимировна

 

 

 

 

Владимир 2017

Оглавление.

1. Метаморфические горные породы (условие образования)…………………….3

 

2. Метаморфические горные породы (классификация)……………………………4

 

3. Метаморфические горные породы (основные свойства)……………………….7

 

4. Представители метаморфических горных пород……………………………….8

 

5. Типы метаморфизма горных пород……………………………………………..11

 

6. Список используемой литературы………………………………………………12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Метаморфические горные породы (условия образования)

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших осадочных, магматических, а также метаморфических пород, происходящего в земной коре под воздействием эндогенных процессов. Эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минерального, а иногда и химического состава, структуры и текстуры пород.

Метаморфические горные породы. Условия образования. Виды

К метаморфическим горным породам относят гнейсы, глинистые сланцы, кварцит, мрамор.

Гнейсы - сланцевые породы, образовавшиеся чаще всего в результате перекристаллизации гранитов при высокой температуре и одноосном давлении. Их минералогический состав - как у гранитов. Средняя плотность составляет 2,5-2,6 г/см3, предел прочности при сжатии - 129-300 МПа. Цвета - серый, розовый, красный. Применяют их для изготовления облицовочных плит, бутового камня.

Глинистые сланцы - породы, образовавшиеся в результате видоизменения глины под большим давлением. Средняя плотность составляет 2,7-2,9 г/см3, предел прочности при сжатии - 60-120 МПа. Цвета - темно-серый, черный. Раскалываются на тонкие пластинки толщиной 3-10 мм. Применяют для изготовления облицовочных и кровельных материалов.

Кварцит - мелкозернистая горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации кремнистых песчаников. Средняя плотность составляет 2,5-2,7 г/см3, предел прочности при сжатии - до 400 МПа. Цвета - серый, розовый, желтый, темно-вишневый, малиново-красный и др. Применяют для облицовки зданий, архитектурно-строительных изделий, в виде щебня.

Мрамор - горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняков и доломитов при высоких температурах и давлении. Средняя плотность составляет 2,7-2,8 г/см3, предел прочности при сжатии - 40-170 МПа. Окраска - белая, серая, цветная. Он легко распиливается, шлифуется, полируется. Применяют для изготовления архитектурных изделий, облицовочных плит, в качестве заполнителя для декоративных растворов и бетонов.

 

 

 

 

 

2.Метаморфические  горные породы (классификация)

Классификация метаморфических пород основана на структурных признаках и минеральном составе. Среди них выделяют породы: массивные (зернистые) - кварцит, мрамор; сланцеватые - гнейс и кристаллические сланцы различного минерального состава.

По генетическим признакам метаморфические горные породы подразделяются на регионально-метаморфические, контактово-метаморфические и тектониты.

По петрографическим признакам (минеральному составу, строению, сложению) различают петрографические группы метаморфических пород: метаморфические сланцы, кристаллические сланцы, гнейсы, мигматиты.

Связь между петрографическими признаками и генетическими типами: при региональном метаморфизме образуются кристаллические сланцы, гнейсы и другие; при контактовом – скарны, роговики.

В соответствии с видами метаморфизма в генетической классификации горных пород выделяют группы метаморфических пород регионального, контактового и динамометаморфизма.

Различия пород определяются петрографическим составом материнской породы и степенью метаморфических изменений. Степень метаморфизма определяется глубинностью условий образования.

В верхней зоне метаморфизма распространены тонкозернистые с совершенной сланцеватостью породы: филлиты, серицитовые, серицитово-хлоритовые, тальковые и тальково-хлоритовые сланцы, а также породы, не обладающие сланцеватостью – зелёно-каменные, тальковые и хлоритовые породы.

Физико-механические свойства метаморфических горных пород во многом очень близки к магматическим, что обусловлено наличием у них жестких, преимущественно кристаллизационных связей. Метаморфические породы практически водонепроницаемы и за исключением карбонатно-доло-митовых разностей не растворяются в воде. Для большинства метаморфических пород характерна анизотропность свойств, обусловленная их слоистостью, сланцеватостью. Сланцеватостью определяется и значительная выветриваемость этих пород, а также пониженная устойчивость на природных склонах и в бортах искусственных выработок. Многие метаморфические породы образуют тонкоплитчатые или листоватые весьма подвижные осыпи. Особенно ярко это проявляется у слабометаморфизованных пород, например, у глинистых сланцев.

К породам, которые подверглись воздействию глубокого регионального метаморфизма и имеют наибольшее распространение, относятся гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы. Несколько реже встречаются мраморы и мраморизованные известняки, обычно они приурочены к областям древней докембрийской складчатости, где слагают массивы больших размеров.

При выветривании физико-механические свойства гнейсов изменяются особенно сильно. Наибольшей стойкостью обладают кварцевые гнейсы; полевошпатовые и биотитовые гнейсы выветриваются значительно интенсивнее. Наиболее прочными и устойчивыми метаморфическими породами к процессам выветривания являются кварциты. Обычно они слагают отдельные массивы мощностью до 100м и более или залегают в виде прослоев различной мощности в толще таких же высокометаморфизованных сланцев. Самое большое разнообразие физико-механических свойств наблюдается у кристаллических сланцев. От массивных метаморфических пород их отличает слоистость, сланцеватость, кливаж. Эти особенности вызывают резкую анизотропность их свойств, позволяющую раскалываться на тонкие, часто листоватые плитки. Сланцеватость и кливаж сланцев, особенно хлорит-серицитовых и глинистых, способствуют соскальзыванию и оползанию.

Своеобразную группу метаморфических пород образуют так называемые «зеленые» сланцы - хлоритовые, хлорит-серицитовые, тальк-хлоритовые. Они сравнительно устойчивы к воздействию химического выветривания, нелегко разрушаются при периодическом промерзании и оттаивании. По прочности они уступают вышеописанным сланцам. Наименее устойчивы к выветриванию глинистые сланцы. В воздушно-сухом состоянии они обладают значительной прочностью, но при водонасыщении довольно часто разваливаются. Эти породы хорошо противостоят химическому выветриванию, но при резком колебании температур (замерзание, оттаивание) легко разрушаются, образуя при этом на склонах подвижные, труднопроходимые осыпи. Насыщение этих осыпей водой после сильных ливней приводят к формированию в горных районах селевых потоков.

Карбонатные метаморфические породы могут образовываться как при региональном, так и при контактовом метаморфизме, главным здесь является наличие среди факторов метаморфизма значительных температур и давлений. Наиболее характерной породой этой группы является мрамор - перекристаллизованный известняк, структура и текстура которых диктуют физические и механические их свойства. Отличительной чертой мраморов среди метаморфических пород является их, хотя и слабая, но растворимость в воде, которая содержит углекислоту. Это определяет значительно меньшую закарстованность мраморных массивов, чем в толщах, сложенных известняками и доломитами. Мрамор довольно устойчив к выветриванию, сохраняет крутые, вплоть до «отвесных» природные склоны

Наиболее распространенной породой, образующейся при термальном контактовом метаморфизме, являются роговики. Для них характерна полная перекристаллизация исходного материала. Обычно это темные плотные породы, имеющие мелкозернистую структуру. Чаще других встречаются кварц-биотит-полевошпатового состава породы, образовавшиеся по пелитовому материалу. Все роговики устойчивы к выветриванию. Необходимо заметить, что на сложенных ими природных склонах формируются обвалы, курумы, крупнощебенистые осыпи.

Тектониты - породы, которые обычно не относят к кластическим метаморфическим, являются в то же время типичными представителямикатакластического метаморфизма и включают в себя брекчии трения, катаклазиты, милониты. Это раздробленные, иногда перетертые породы различной степени цементации.

Брекчии трения состоят из различной величины обломков пород, как правило, необработанных, сцементированных тонкораздробленной массой тех же пород.

Катаклазиты отличаются от брекчий трения меньшим размером обломков. Они характеризуют начальные стадии изменения пород. Катаклазиты сохраняют во многом черты исходного материала, поэтому соответственно и различают катаклазиты гранитов, катаклазиты габбро и др. В целом эти породы еще сохраняют достаточно высокую прочность на раздавливание.

Милониты характеризуются резко выраженной рассланцованностью, по существу это микробрекчии (составные части милонитов распознаются только под микроскопом) грубо- или тонкополосчатой текстуры. Все тектониты в условиях естественного залегания имеют достаточно высокую плотность. Катаклазированные породы интенсивно выветриваются, относительно легко размываются, поставляя материал, формирующий осыпи и способствующий развитию других склоновых процессов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Метаморфические  горные породы (основные свойства)

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.

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Представители  метаморфических горных пород

Главнейшие представители пород регионального метаморфизма и их распознавание без микроскопа кристаллические сланцы — широко распространенный термин, который может быть применен ко всем породам исходного глинистого и песчано-глинистого состава, а также метабазитам, если они не имеют особого наименования (амфиболит, эклогит). Гнейсы являются разновидностью кристаллических сланцев; они состоят из кварца, полевых шпатов (одного или двух) и цветного минерала, которые должны присутствовать в более или менее равных количествах. К видовому названию пород (кварцит, сланец, амфиболит и т.д.) в качестве прилагательных добавляются названия минералов, количество которых в породе более 5%. Исключение составляют минералы, само присутствие которых обусловливает наименование породы. Например, не следует называть породу плагиоклаз-роговообманковый амфиболит, так как присутствие именно этих минералов и позволяет называть породу амфиболитом. Если же в амфиболите присутствуют такие минералы, как кварц и биотит, их наличие отражается в наименовании породы, при этом минералы располагаются в порядке их возрастания: кварц-биотитовый амфиболит содержит кварца меньше, чем биотита. Наличие некоторых, особенно важных в генетическом отношении минералов, количество которых в породе менее 5%, отмечается предлогом «с» (гранат-кварц-мусковитовый сланец с дистеном).

Наиболее распространенными из пород регионального метаморфизма являются гнейсы, слюдяные сланцы и филлиты.  
Гнейсы — полнокристаллические, яснозернистые, сланцеватые, непременно светлоокрашенные, нетемные породы, состоящие из полевых шпатов, кварца и слюд — светлой или темной, или обоих вместе, так что различаются подразделения — биотитовые, мусковитовые и двуслюдяные гнейсы. Дальнейшие подразделения производятся по появлению в заметном количестве других минералов — роговой обманки (при этом кварц иногда исчезает), граната, эпидота, силлиманита, графита и других минералов. Слюды (и другие минералы) образуют или отдельные индивиды, располагающиеся в параллельных плоскостях или поверхностях, или собираются в отдельные полосы — полосчатые гнейсы. В связи с последним обстоятельством на плоскостях сланцеватости в таких гнейсах ничего, кроме слюд, не видно, и остальные составные части распознаются на поперечных к сланцеватости или полосчатости изломах. От слюдяных сланцев гнейсы отличаются своей непременно светлой, в крайнем случае пестрой, окраской (с явным преобладанием светлых минералов), наличием заметного количества полевых шпатов и полосчатой текстурой в отличие от сланцеватой текстуры слюдяных сланцев.  
Гнейсы — самые распространенные из регионально-метаморфических пород.  
Слюдяные сланцы — биотитовые, мусковитовые и двуслюдяные — отличаются от гнейсов отсутствием или незначительным количеством полевых шпатов. Окраска иногда темная, сланцеватость параллельная, часто извилистая, зерно, как у гнейсов, иногда несколько мельче, но всегда ясное. Дают все переходы: в гнейсы — при увеличении количества полевых шпатов, в кварциты — при уменьшении количества слюд и в слюдистые микросланцы (филлиты) — при уменьшении зерна. Происхождение чаще всего метаосадочное.  
Филлиты (Слюдистые микросланцы) представляют собой наименее сильно метаморфизованные и потому очень мелкозернистые и тонкосланцеватые, часто плотные, парапороды. Дают все переходы в глинистые сланцы, от которых отличаются полнокристалличностью, что можно установить только под микроскопом, и отчетливым шелковистым блеском, обусловленным расположением мельчайших чешуек слюды в параллельных направлениях, благодаря чему получается одновременный отсвет от всех этих чешуек. Слюда почти исключительно светлая; очень часто присутствуют хлориты, обусловливающие зеленоватые оттенки в цветах этих пород. Остальной состав без микроскопа не различим. За весьма редкими исключениями это метаосадочные породы.

Эти три группы пород, вообще говоря, составляют главную массу кристаллических сланцев. Остальные имеют подчиненное распространение и широко развиты только в отдельных местностях.

Амфиболиты часто бывают массивными, без четко видной ориентированной текстуры. От амфиболовых гнейсов отличаются всегда темной (не светлой и даже не пестрой) окраской, серо-зеленой или темнозеленой, так как состоят почти из одинаковых количеств амфибола и плагиоклаза, отвечая по соотношению сиалических и мафических минералов группе габбро или темноокрашенных диоритов. Степень кристалличности самая различная, от ясно видных кристаллов до плотных масс (последнее очень редко). Породы очень распространенные, но в небольших массах, среди гнейсов и слюдяных сланцев. Могут быть и апогаббровыми и аподиабазовыми, и апомергелистыми. В случае очень тонкого зерна макроскопически не отличимы от амфиболовых сланцев, состоящих или из одной роговой обманки с незначительными примесями или из роговой обманки и кварца.  
Эклогиты — массивные или сланцеватые породы метаморфических областей, состоящие из красного граната и зеленого пироксена, с небольшой примесью часто нераспознаваемых без микроскопа минералов (иногда можно видеть в лупу синие призмочки дистена). Породы редкие. Упоминаются здесь как породы, характерные для высокой ступени метаморфизма.  
Хлоритовые сланцы — зеленые, преимущественно темнозеленые, мягкие, свободно берущиеся ножом породы, состоящие в подавляющей массе из хлорита. Присутствие кварца следует оттенять в названии: кварцево-хлоритовые сланцы. Весьма часто встречаются в перидотитовых и серпентинитовых областях, а также в местностях, богатых выходами диабазов и других базитов. Отличаются, как отмечено, зеленым цветом и мягкостью.  
Тальковые сланцы — очень светлозеленые, иногда зеленоватые (примесь хлорита, серпентина) породы, жирные на ощупь и очень мягкие. От хлоритовых сланцев отличаются цветом и, еще лучше, отчетливой жирностью на ощупь. В чистом виде — очень бледные цвета. Происхождение и ассоциации подобны хлоритовым; часто получаются за счет замещения серпентинитов и перидотитов; как и хлоритовые сланцы, часто содержат поэтому примесь серпентина.  
Зеленые сланцы — светлые, зеленоватые или зеленовато-сероватые породы, плотные, не обладающие ни мягкостью двух предыдущих, ни жирностью на ощупь, матовые или слабо блестящие. Состав — альбит и иногда кварц, минералы группы эпидота, хлорит, лучистый амфибол — обнаруживается только под микроскопом. Встречаются в серии филлитов или хлоритовых сланцев.  
Серпентиниты преимущественно зеленые самых различных оттенков с более темными струйками, пятнами, реже темные синеватые или сине-черные породы, с раковистым неровным изломом, всегда царапающиеся ножом. Залегают среди перидотитов, иногда с поверхности нацело замещая последние; часто располагаются у краев перидотитовых массивов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Типы метаморфизма горных  пород

 

 

 В зависимости от масштабов проявления метаморфизма его принято разделять на региональный и локальный.

Контактовый метаморфизм связан с воздействием теплового потока магматических расплавов и сопровождающих их флюидных потоков на вмещающие породы земной коры. Масштабы контактового воздействия на породы зависят в первую очередь от состава, объёмов и температуры магматического тела. Экзоконтактовые зоны небольших даек, силлов и лавовых потоков имеют ширину от миллиметров до нескольких метров, при этом в них не отмечается значительного преобразования вмещающих пород (иногда ограничивающегося лишь дегидратацией минералов). Вокруг крупных интрузивов ширина экзоконтактовых ореолов достигает эначительно больших масштабов - до сотен метров и километров. Наиболее мощные экзоконтактовые зоны окружают крупные гранитоидные интрузивы, что связано с насыщенностью последних флюидами. Отделяясь от магматического расплава, они проникают в толщи вмещающих пород, приводя к их разогреву. Степень преобразования пород экзоконтактовый зоны снижается по мере удаления от интрузива: минеральные ассоциации, состоящие из высокотемпературных минералов, располагаются вблизи интрузива, низкотемпературные ассоциации – на периферии контактовой зоны. Необходимо добавить, что форма контактовых ореолов и выделяемых внутри них зон, обличающихся минеральными ассоциациями, имеют сложные очертания, что связано с различной флюидопроницаемостью толщи (максимальной в области трещин и разломов) и составом пород.

Динамический (или дислокационный) метаморфизм протекает в условиях значительного стрессового давления и связан с зонами тектонических разломов, где происходит дробление, деформация и перекристаллизация пород.

Региональный метаморфизм, в отличие от предыдущих типов, охватывает обширные площади. Достижение термодинамических условий, необходимых для начала метаморфизма, может достигаться двумя путями. Первый путь связан с прогибанием территории и погружением пород на значительную глубину, где высокая температура достигается за счёт геотермического градиента, а давление – за счёт веса вышележащих пород. Такой тип регионального метаморфизма называют метаморфизмом погружения. Изучение глубокопогружённых толщ указывает, что при таком механизме осуществляются лишь низкотемпературные метаморфические преобразования, соответствующие начальным этапам метаморфизма. Процессы глубокого метаморфического преобразования протекают только при воздействии на погружённые породы горячих глубинных флюидов, поступающих из мантии при активизации эндогенных процессов на данной территории (динамотермальный метаморфизм в понимании О.В. Япаскурта).

 

 

 

 

6.Список используемой  литературы

 

1. Основы геологии, минералогии и петрографии  Ананьев В. П.
2. Основы геологии и гидрогеология Кац Д.М.
3. Инженерная геология и гидрогеология Ананьев В.П.
4. Общая геология Ажгирей, Г. Д.
5. Основы геологии Короновский, Н. В.