Материал: Ответы №2-2

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты. В породах кроме растворения протекают реакции обмена, замещения, окисления, гидратация и дегидратация. Простейшим видом химического выветривания является растворение в воде. Легко растворяются каменная соль, гипс, хуже – породы из группы карбонатов. Разрушительное действие оказывает процесс гидратации. Примером может служить переход ангидрита в гипс CaSO4+ 2Н2О = CaSO4*2Н2О. Этот процесс сопровождается резким увеличением объема (до 50—60 %), что вызывает разрушительное давление гипса на окружающие породы.

Интенсивность химического выветривания зависит от площади , воздействия воды и растворов, их температуры, а также степени устойчивости минералов в отношении агентов выветривания. Наиболее устойчивыми являются минералы кварц, мусковит, корунд; менее устойчивы — кальцит, доломит и др. Интенсивности химического выветривания способствует дробление пород в результате механического выветривания. Наибольшее значение химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

Биологическое (органическое) выветривание проявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых организмов и растений. Породы дробятся и, в значительной мере, подвергаются воздействию органических кислот.

Механическое разрушение производят растения своей корневой системой. Корни деревьев способны расщеплять даже прочные скальные породы. На выветривание горных пород большое влияние оказывают многочисленные бактерии. В процессе своей жизнедеятельности они поглощают одни вещества и выделяют другие. Их воздействие особенно сильно сказывается в зоне почв. Отдельные виды бактерий извлекают углерод из карбонатов, разрушают силикаты, создают скопление железных руд и т д. Растения и животные, особенно микроорганизмы (бактерии, микробы и др. ) и низшие растения (водоросли, мхи, лишайники), выделяют различные химические соединения, которые весьма активно взаимодействуют с минералами горных пород, разрушают их, формируют минеральные новообразования. Действие биологического выветривания происходит повсеместно. Ему принадлежит ведущая роль в образовании почв.

Факторы: колебание температур; замерзание воды; механическая силы ветра и удары песчинок, переносимых ветром; кристаллизация солей в капиллярах; давление, которое возникает в процессе роста корней растений.

14. Осадочные горные породы. Обломочные осадочные горные породы. Классификация. Вода в обломочных породах.

Условия образования обуславливают следующие общие свойства ОГП:

- слоистость;

- значительная пористость;

- в минералогическом составе ОГП большое значение имеют минералы, не встречающиеся в МГП: гипс, ангидрит, галит, опал и др.;

- интервал изменения прочности ОГП очень широк: среди ОГП встречаются и очень слабые, и очень прочные породы;

- обычно светлая окраска (за исключением углисто-битуминозных пород);

- наличие остатков или отпечатков растений и животных, что позволяет устанавливать возраст породы.

В соответствии с условиями образования ОГП делятся на три группы:

1. Обломочные, представляющие собой скопление обломков различных размеров – продуктов физического выветривания прежних пород без изменения их минерального состава.

2. Глинистые, содержащие глинистые минералы – продукты химического выветривания первичных минералов.

3. Химические и биохимические, образовавшиеся при выпадении из растворов, накоплении остатков растений и животных, или смешанным путём.

Обломочные ОГП

Обломочные ОГП делятся на рыхлые или несвязные и сцементированные; в последних обломки (частицы) пород связаны природным цементом. На физико-механические свойства обломочных пород влияют размеры обломков, их форма и характер поверхности, минералогический состав обломков, а для сцементированных – характер цемента. Для несвязных ОГП большое значение имеет их пористость.

Для характеристики состава породы указывается содержание в ней различных фракций, т. е. групп частиц определенных размеров. Установлены следующие названия фракций:

Классификация по гранулометрическому (зерновому) составу

Суффозия – процесс выноса грунтовыми водами мелких частиц из обломочного грунта.

Вода в о.г.п. находится в свободном виде (не связана с частицами о.г.п.) и может перемещаться (за счет разности напоров и сил поверхностного натяжения), когда минеральные частицы окружены оболочками воды, взаимодействие происходит через эти оболочки, т.е. связи между частицами становятся менее прочными. Так, породы могут перемещаться без изменения сплошности массы, т.е. они способны к значительным пластическим деформациям. Такие грунты называют связными (глины, суглинки, супеси, лессы, в них с ув-ем влажности снижается прочность, они дают усадку при высыхании, набухают при увлажнении, пластичные и липкие ) или пластичными. Рыхлые обломочные породы могут сцементироваться за счет вещ-в, выделяющихся из циркулирующих в них водных растворов, в поры может вноситься пыль/глина. Образуются брекчии, конгломераты, песчаники. По взаимоотношению зерен и цемента: базальный, контактовый, поровый тип цемента.

Влажность

Водонасыщенность

15. Законы движения воды в обломочных осадочных горных породах. Гидравлический градиент. Закон Дарси.

Подземные воды могут передвигаться в горных породах как путем инфильтрации, так и путем фильтрации. При инфильтрации передвижение воды происходит при частичном заполнении пор воздухом или водяными парами. При фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор или трещин водой . Масса этой движущейся воды создает фильтрационный поток.

Фильтрационные потоки подземных вод различаются по характеру

движения и подчиняются двум законам. Если движение грунтового

потока в водоносных слоях (галечнике, песке, супеси, суглинки) имеет

параллельно-струйчатый или так называемый ламинарный характер,

то и он подчиняется закону Дарси. Ламинарный характер движения

воды наблюдается также в трещиноватых породах, но при скорости

движения не более 400 м/сут. При наличин крупных пустот и трещин

движение воды в породах носит вихревой или турбулентный характер,

но это наблюдается сравнительно редко. Это второй закон.

16. Гистограммы и кумулятивные кривые для обломочных пород. Коэффициенты неоднородности и формы обломков.

Коэф. неоднородности

Коэф. формы , где – коэф. оокатанности

– коэф. сферичности

17. Основные физические характеристики обломочных осадочных горных пород. Определение плотности обломочных пород пенетрацией.

18. Цементированные обломочные осадочные горные породы. Виды природных цементов. Строительная оценка рыхлых и цементированных обломочных пород.

ЦОГП - это подвергшиеся цементации (за счет веществ, вмываемых в поры или выпавших в осадок из растворов) рыхлые обломочные породы.

К сцементированным обломочным ОГП относятся песчаники, конгломераты, брекчии, вулканические туфы и туффиты

Виды природных цементов в ООГП:

1. Кремнистые SiО2, SiO₂*nH₂O. Песчаники - песок, цементный кремнистым/железистым цементом, самый прочный.

2. Карбонатный - на основе CaCO₃ - цемент. Кальцит

3. Сульфатные.

4. Железистые на лимоните Fe₂O₃*nH₂0.

5. Глинистые.

Основой алевролита является кварц, могут присутствовать также частицы полевого шпата, глинистых минералов, иногда присутствуют карбонаты и гидроксиды железа.

Конгломерат - сцементированные окатанные обломки.

Брекчия - сцементированные щебеночные обломки.

По структурно-текстурным признакам, то есть соотношениям между обломками породы и цементом, различают обломочные породы с базальным, поровым и контактовым цементом. При базальном цементе обломки не соприкасаются между собой, а погружены в массу цемента. Генетически он представляет собой образование, одновременное с зернами породы или представляющее продукт их замещения. Поровый цемент полностью или частично заполняет пустоты (поры) между контактирующими обломками, а контактовый развит лишь в местах соприкосновения зерен. Он может получиться, в частности, при выщелачивании порового цемента. Контактовый цемент менее прочен по сравнению с другими, что связано и с меньшим объемом цементирующего вещества. Цементы могут отличаться также по степени однородности, кристалличности и др.

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал. Крепкие песчаники высокопрочные, малосжимаемы, слабоводопроницаемы

19. Химическое выветривание. Основные виды химических реакций, протекающих в горных породах.

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты. В породах кроме растворения протекают реакции обмена, замещения, окисления, гидратация и дегидратация. В ходе реакции гидролиза полевых шпатов, в граните образуются новые, вторичные глинистые минералы.

В ходе химических реакций образуются многие растворимые (хлориды, карбонаты, сульфаты) и нерастворимые минералы типа глинистых образований (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.). Простейшим видом химического выветривания является растворение в воде. Легко растворяются каменная соль, гипс, хуже – породы из группы карбонатов. Разрушительное действие оказывает процесс гидратации. Примером может служить переход ангидрита в гипс CaSO4 + 2Н2О = CaSO4 *2Н2О. Этот процесс сопровождается резким увеличением объема (до 50—60 %), что вызывает разрушительное давление гипса на окружающие породы. В присутствии воды происходит также окисление. Например, минерал пирит, который часто присутствует в различных породах, превращается в гидрат оксида железа с одновременным образованием серной кислоты, которая, в свою очередь, весьма разрушительно действует на многие минералы

При химическом выветривании значительное воздействие на породы оказывает вода, содержащая в своем составе углекислоту. В результате этого полевые шпаты превращаются в глинистые образования Интенсивность химического выветривания зависит от площади , воздействия воды и растворов, их температуры, а также степени : устойчивости минералов в отношении агентов выветривания. Наиболее устойчивыми являются минералы кварц, мусковит, корунд; менее устойчивы — кальцит, доломит и др. Интенсивности химического выветривания способствует дробление пород в результате механического выветривания. Наибольшее значение химическое выветривание имеет в условиях теплого и влажного климата.

20. Глинистые минералы. Свойства. Стадии изменения глинистого осадка при формировании глинистых пород.

Глинистые минералы — группа минералов, главным образом слоистых силикатов, входящих в состав глин в качестве основной составляющей.

Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые минералы испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации.

Главные глинистые минералы — каолинит, монтмориллонит, серпентин, гидрослюды, хлориты. Характеризуются тонкодисперсностью (размер частиц в основном <0,01 мм), сорбционными свойствами, высокой ёмкостью катионного и анионного обмена (монтмориллонит), способностью набухать и удерживать воду, пластичностью и тугоплавкостью. Образование глинистых минералов в основном связано с выветриванием различных горных пород. Применяют в производстве керамики, в тч тонкой (фаянс, фарфор), кислотостойких и отбеливающих материалов, цемента, наполнителей, глинистых.

Стадия осадконакопления. Стуктурообразование начинается с агрегации (слипание) и коагуляции(взаимодействие частиц с образованием сплошной объемной структуры) в водной среде. В этой стадии образуются илы с ячеистой структурой.

Стадия диагенеза: уплотнение и дегидратация. Происходит уменьшение общей пористости, переход в более ближние коагуляционные контакты за счет гравитационного уплотнения, система переходит в пластичной системы с вязким деформированием, в конце ближний контакт сменяется на переходные и фазовые контакты. Для пород на этом этапе характерна анизотропия.