Коэффициент фильтрации и методы его определения
Классификация обломочных осадочных горных пород.
Классификация минералов. Оптические и физические свойства минералов.
Классификация горных пород. Различия свойств глубинных и излившихся горных пород.
Горные породы – прир. минеральные агрегаты в земной коре,обладающие постоянным хим и минеральным составом, структурой.По своему происх-ю их делят на 3 типа: магматические, осадочные, метаморфические.
Магматические гп - гп, кот. Обр-ись в рез-те кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее пов-ти. В зависимости от усл, в кот происходит охлаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, гп делят на интрузивные (глубинные:гранит,габбро,лабродорит и др.) и эффузивные (излившиеся:плотные-базальт;пористые-пемза,вулканический пепел,вулканический туф).Как правило, минералы магматических гп-это силикаты. Осн. св-ва:твердость,плотность,прочность.
В рез-те выветривания магм. гп постепенно разрушаются, образуя обломки разных размеров и распадаясь до мельчайших частиц, кот переносятся ветром, водой и на опред. этапе переноса отлагаются, образуя рыхлые скопления или осадки. на дне рек, морей, океанов и на пов-ти суши. Из рыхлых скоплений (осадков) с течением времени формируются. различные осадочные гп. Они слагают самые верхние слои земной коры, покрывая своеобразным чехлом породы магм. и метаморф. Происхожд-я. Три основные группы:1)обломочные/механические:рыхлые(глина,песок,гравий,щебень);сцементированные(песчаник,конгламерат,брегчия),2)хим.происхождения(хемогенные):нек.виды известняков,доломит,магнезит,гипс,ангидрит;3)органогенные,возникшие в результате жизнедеятельности организмов:(трепел,диатомит,опока,известняк-ракушечник,мел.)
Метаморфические гп(видоизмененные)-образ-ь из магм. или осад. гп под влиянием высоких температур,давления и др факторов.(гнейсы-из гранита,мраморы-из известняков,доломитов,кварциты-из кремнистых песчаников,глинистые сланцы-из глин).
| Излившиеся | Глубинные |
| -аморфные(стеклообразные),слабозакристаллизованные, порфировые, а при наличии газа в магме -пористые породы -образуются на пов-ти земли при низких давлениях и температурахпри быстром охлаждении и дегазации в-ва магмы -пористость,высокая прочность,стойкости против выветривания -диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы -залегают в виде батолитов—огромных массивов площадью до нескольких сотен км, залегающих глубоко от земной пов-ти; штоков—ответвлений от батолитов; лакколитов—грибообразных форм, образованных при внедрении магмы между слоями осад. толщ; жил, возникших при заполнении магмой трещин в темной коре. | -плотные кристаллические породы -остывание магмы происходило медленно и под большим давлением в глубине земной коры - отсутствие пор, высокая прочность, твердость и мрз -граниты, сиениты, диориты, габбро -характерны купола- сводообразные формы; лаковые покровы, образ-ся в рез-те растекания магмы на пов-ти Земли; потоки- вытянутые формы, мозникшие в рез-те излияния магмы из вулканов. |
1 — жилы; 2 — покров; 3 — поток; 4 — вулканический конус;5 — батолит; 6 —лакколит; 7 — толща осадочных пород
Классификация магматических горных пород no SiO>
| Состав | пород | Породы | |
| содержание оксида SiOj, % | минералы | глубинные | излившиеся (аналоги глубинных) |
| Кислые породы | Кварц, полевые | Граниты | Кварцевый порфир, |
| (75—65) | шпаты (чаще ортоклаз), слюды | липарит | |
| Средние породы | Полевые шпаты | Сиениты | Ортоклазовый пор |
| (65—52) | (чаще ортоклаз), роговая обманка, биотит | фир, трахит | |
| Плагиоклазы, роговая обманка, авгит, биотит | Диориты | Порфирит, андезит | |
| Основные породы (52—40) | Плагиоклазы (чаще лабрадор), авгит, иногда оливин | Габбро | Диабаз, базальт |
| Ультраосновные породы (менее 40) | Авгит | Пироксениты | — |
| Авгит, оливин, рудные минералы | Перидотиты | --- | |
| Оливин, рудные минералы | Дуниты | --- |
Минерал-хим. эл-т или соед,однородное по своему составу,строению и св-вам,обр-ся в рез-те прир. физ.-хим. процессов в земной коре,водной оболочке/атмосфере.
3 процесса минералообр-я:1) Эндогенный связан с внутренними силами Земли и проявляется в ее недрах. Минералы форм-ся из магмы- силикатного огненно-жидкого расплава. кварц и различные силикаты. Энд. Мин. обычно плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, к-там, щелочам.( кварц и различные силикаты);2) Экзогенный – мин-лы форм-ся на суше и в море. В 1ом случае их создание связано с процессом выветривания,( глинистые минералы: гидрослюда,каолинит.; различные железистые соед-я:сульфиды, оксиды и др.). Во 2ом минералы форм-ся в процессе выпадения хим. осадков из водных р-ров (галит, сильвин и др.). Ряд мин-лов обр-ся также за счет жизнедеятельности различных организмов (опал.).Экз. мин-лы разнообразны по св-вам. В большинстве случаев они имеют низкую твердость, акт. взаимод-т с водой или растворяются в ней.3) Метаморфический -Под воздействием высоких температур и давлений, а также магм. газов и воды на некоторой глубине в земной коре происходит преобразование мин-лов, ранее образ-ся в экз. процессах. Мин-лы изменяют свое первоначальное сост, перекристаллизовываются, приобретают плотность, прочность. Так обр-ся многие минералы-силикаты (роговая обманка, актинолит.).
Классификация минералов. Основана в основном на их хим. составе. Все мин-лы разделяют на 10 классов.
Классы мииералоа и тнпнчиые для них минералы
|
Силикаты —(до 800 минералов), явлся осн. составной частью большинства магм. и метаморф. гп. :(полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды, +оливин, тальк, хлориты и глинистые мин-лы). Все они алюмосиликаты.
Оксиды и гидроксиды. (около 200 м.), на их долю приходится до 17 % всей массы земной коры. Наибольшее распространение имеют кварц, опал и лимонит.
Карбонаты. ( более 80 м.): кальцит, магнезит, доломит. Происхождение в основном экзогенное и связано с водными р-рами. В контакте с водой они немного снижают свою механическую прочность, слабо растворяются в воде, разрушаются в к-тах
Сульфаты. ( до 260 м.), происх-е которых связано с водными растворами. Характеризуются небольшой твердостью, светлой окраской. Сравнительно хорошо раств-ся в воде. (:гипс и ангидрит). При соприкосновении с водой ангидрит переходит в гипс, увеличиваясь в объеме до 33 %.
Сульфиды( до 200 м.). Пирит. Сульфиды в зоне выветривания разрушаются, поэтому их примесь снижает качество строительных материалов.
Галоиды ( около 100 м.). Проис-е связано в основном с водными р-рами. Галит. Может быть составной частью осад. гп, легко растворяется в воде.
Минералы классов фосфатов, вольфраматов и самородных элементов встречаются гораздо реже, чем другие.
Физические свойства. Главнейшими явл.: внешняя форма, оптические характеристики (цвет, прозрачность, блеск),показатели твердости, спайность, излом, плотность.
Внешняя форма - разнообразна. В прир. усл. они чаше приобретают неправильные очертания. Хорошо ограниченные кристаллы встречаются редко Для многих мин-лов хар-ны также формы землистого облика, агрегатных скоплений и др.
Цвет. Мин-лы усл. разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс, кальцит и др.) и темные (роговая обманка, авгит и др.).
Прозрачность -способность мин-лов пропускать свет. Выделяют 3 группы мин-лов: прозрачные (кварц, мусковит и др.), полупрозрачные (гипс, халцедон и др.) и непрозрачные (пирит, графит и др.).
Блеск-спос-ть пов-ти мин-лов отражать в различной степени свет. Блеск может быть Ме и неМе, который в свою очередь может быть стеклянным (силикаты), жирным (тальк), шелковистым (асбест) и т. д.
Твердость—спос-ть мин-лов противостоять внешним механическим воздействиям. Каждому мин-лу присуща опред. твердость, кот ориентировочно оценивается по 10-бальной шкале твердости Мооса
Классификация обломочных осадочных пород
| Размер об | Обломки | Обломочные породы | Фракции по | |||
| ломков, мм | угловатые | окапанные | рыхлые | сцементированные и» частиц | ГОСТ 25100—95 | |
| угловатых | окатанных | |||||
| >200 | Глыбы | Валуны | Грубооб ломочные | Брекчии | Коншо- мераты | Валунная (каменистая) |
| 200—40 | Щебень | Галька | Галечная (щебенис тая) | |||
| 40—2 | Дресва | Гравий | Гравийная (дресвяная) | |||
| 2—0,05 | Песчаные | Песча | Песча | Песча | ||
| ные | ники | ная | ||||
| 0,05—0,005 | Пылеватые | Пылева | Алевро | Пылева | ||
| тые | литы | тая | ||||
| <0,005 | Глинистые | Глинис | Аргил | Глинис | ||
| тые | литы | тая |
Породы обломочного происхождения состоят из продуктов механического разрушения магм. и метаморф. гп, а также ранее образов-ся осадочных гп (песчаников, известняков и др.)
Название обломочной породе дается по обломкам, кот в породе занимают более 50 %.
1)Пирокластические породы, кот форм-ся из твердых вулканических продуктов (пепла, песка). Оседая на пов-ть земли, песок и пепел обр-т сцементированные накопления (пепел, туфы и др.).
2) Рыхлые обломочные породы. Грубообломочные породы . В их состав входят угловатые (глыбы, щебень, дресва) и окатанные (валуны, галька, гравий) обломки различных гп. Наибольшее кол-во приходится на горные районы, морские побережья, речные долины, районы ледниковых отложений.
Песчаные породы- рыхлые накопления, сост-е из обломков мин-лов песчаного размера (2—0,05 мм По крупности частиц пески подразделяют на крупные (2—0,5 мм), средние (0,5—0,25 мм), мелкие (0,25—I мм) и пылеватые (менее 0,1 мм). В песках преобладают мин-лы, наиболее устойчивые к выветриванию (кварц, слюды и др.).Происхождение песков- речное, ветровое, морское и т. д.
Глинистые породы. Глинистые частицы явл. основными составными частями супесей, суглинков и глин. Каждая из этих пород в зависимости от количественного взаимоотношения пылеватых и глинистых частиц имеет свои разновидности. Так, супесь бывает легкая крупная, легкая пылеватая, тяжелая пылеватая; суглинки- легкие, легкие пылеватые, тяжелые, тяжелые пылеватые; глины- песчанистые, жирные.
Современная теория движения подземных вод основывается на применении закона Дарси
Q = kфF(H1-Н2)/l = kфFI,
Q — расход воды или количество фильтрующейся воды в единицу времени, м3/сут; кф — коэффициент фильтрации, м/сут; F—площадь поперечного сечения потока воды, м2; дельтаН — разность напоров, м; I — длина пути фильтрации, м.(!см.рис. уч-ка на стр.267!)
Как следует из основного з-на движения подземных вод, коэффициент фильтрации- это скорость фильтрации при напорном градиенте I= 1.(Отношение разности напора дельта H к длине пути фильтрации l наз-т гидравлическим уклоном или гидравлическим градиентом I) Коэффициент фильтрации грунтов в основном определяется геометрией пор, т. е. их размерами и формой. На значение коэффициента фильтрации влияют также свойства фильтрующейся воды (вязкость, плотность), минеральный состав фунтов, степень засоленности и др. Вязкость воды, в свою очередь, зависит от температуры, поэтому нередко вводится поправочный температурный коэффициент (0,7—0,03) для приведения водопроницаемости к единой температуре 10 °С.