Лекции по инженерной геологии

     Глина, суглинок, супесь (пелиты). Пелиты – связные породы – обладают свойством пластичности и содержат глинистых частиц: более 30 % -глины, 10...30 % - суглинки и З...10%-супеси. Минеральный состав: каолинит, монтмориллонит, кварц, слюды, полевые шпаты. Цвет белый, темно-серый и черный, желто-бурый, буро-красный (если присутствуют оксиды железа и марганца), голубовато-зеленый (при наличии глауконита и хлорита) и др. Структура микрокристаллическая, землистая, текстура микропористая, часто слоистая. При увлажнении набухают, делаются пластичными, при высыхании дают усадку и переходят в твердое состояние. Практически глину, суглинок и супесь различают  по числу пластичности. Грунты нескальные, связные, общее название грунтов – глинистые.

     Конгломерат, туфоконгломерат. Сцементированная крупнообломочная порода, содержащая окатанные обломки с преобладающим размером более 10 мм . Структура обломочная, разнозернистая, текстура беспорядочная. Минеральный состав обломков зависит от состава исходной породы, как правило, это обломки прочных магматических, метаморфических или осадочных пород. Природными цементами могут быть: кальцит (вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты), гипс (царапается ногтем), глина (если подышать на породу, издает землистый запах, сравнительно легко размокает в воде), кварц, халцедон, опал, оксиды железа (придают породе ржаво-бурую окраску), битумы (придают породе черную или темно-бурую окраску). Твердые продукты извержения вулканов, сцементированные природными цементами, называются туфоконгломератами. Скальный грунт.

     Брекчия, туфобрекчия. Сцементированная крупнообломочная порода с преобладанием остроугольных обломков размером более 10 мм , скрепленных природным цементом. Структура угловато-обломочная, разнозернистая; текстура беспорядочная. Минеральный состав и состав природных цементов аналогичны конгломератам. Скальный грунт.

     Гравелит. Аналогичен конгломерату. Преобладают (более 50 %) окатанные обломки размером более 2мм. Скальный грунт.

     Туф вулканический. Твердые продукты вулканических извержений, сцементированные гидрохимическим переработанным мелкообломочным материалом. Строение обломочно-пористое: на фоне пористой массы разбросаны обломки различной величины, формы и цвета. Текстура беспорядочная. Выделяют крупнообломочные (преобладают обломки размером 3...5 мм), среднеобломочные (5...2 мм), мелкообломочные (2...0,5 мм) и тонкообломочные (менее 0,05 мм ) разности. По минеральному составу различают липоритовые, трахитовые, базальтовые, реже дацитовые и фонолитовые туфы, в которых может содержаться до 10 % обломочного материала не вулканогенного происхождения. Окраска различная: розовая, серая, зеленая и др. Скальный грунт.

     Туфолава, лавовая брекчия. Твердые продукты вулканических извержений, сцементированные лавой (занимают промежуточное положение между лавой и туфом). Если преобладают обломки размером менее 10 мм -туфолава, более 10 мм - лавовая брекчия. Минеральный состав аналогичен туфам вулканическим. Текстура флюидальная или беспорядочная. Структура обломочная. Скальный грунт.

     Туффит. Твердые продукты вулканических извержений и примеси осадочного материала невулканогенного происхождения (10...50 %), сцементированные природными цементами. По размерам и минеральному составу вулканические обломки подразделяют так же, как туфы вулканические. По составу осадочного материала выделяют кремнистый, глинистый и карбонатный туффиты. Структура пористая. Текстура обломочная, часто слоистая. Скальный грунт.

     Песчаник. Сцементированный песок (см. рисунок 10). Цементирующими веществами могут быть кальцит, гипс, глина, кварц, халцедон, опал, водные оксиды железа, битумы и др. На ощупь грубый. Строение зернистое. Сложение плотное. Минеральный и зерновой составы аналогичны пескам. По относительной величине зерен различают равномерно- и разнозернистые песчаники, а по их преобладающему размеру грубо-, крупно-, средне- и мелкозернистые разности. Цвет и прочность зависят от минерального состава зерен и вида цемента. Скальные грунты различной прочности.   

     

     Рисунок 10 - песчаник 

      

     Алевролит. Алевритовая пылеватая сцементированная порода. Минеральный состав аналогичен алевритам. Цвет различный, чаще серый до черного, бурый, красноватый. Структура пылевато-глинистая. Текстура массивная, тонкослоистая, в воде размокает медленно, при этом не становится пластичным. Скальный грунт.

     Аргиллит. Глинистая сцементированная порода Минеральный состав аналогичен пелитам. Цвет различный Структура глинистая. Текстура плотная, тонкослоистая или тонкоплитчатая. В воде медленно размокает, не приобретает пластичности. При увлажнении иногда издает землистый запах. Скальный грунт.

     Известняк, известняк-ракушечник, туф известковый, травертин. Породы, состоящие главным образом из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, иногда с примесью (до 20 %) глинистых, пылеватых или песчаных частиц. Структура обломочная, текстура пористая, в деталях зависят от происхождения (органогенное, химическое, смешанное). Выделяют крупно-, средне-, мелко-, микро-, неравномернозернистые, афанитовые, землистые, оолитовые и другие разновидности. Чистые известняки белые, желтоватые; различные примеси окрашивают их в серый, розовый, черный и другие цвета. Отличительная особенность: известняки бурно вскипают от капли 5 %-ной соляной кислоты, причем на их поверхности после реакции не остается грязного пятна. Часть органогенных известняков состоит целиком из хорошо различимых раковин моллюсков (или их обломков), их называют известняками-ракушечниками. Структура известняков химического происхождения обычно микрозернистая (из мельчайших зернышек кальцита) или оолитовая (из шаровидных размером 1...5 мм зерен кальцита - оолитов). Пористый или ячеистый известняк, образованный в результате отложения кальцита из источников, получил название туф известковый, а его плотная разновидность-травертин. Скальные грунты. Растворимы в воде.

     Мел. Обычно белая, сцементированная порода, состоящая из 60...70 % кальцитовых остатков морских планктонных водорослей и 30 ...40 % тонкозернистого порошкообразного кальцита. Содержание примесей не более 1 %. Отличительные особенности: бурно вскипает при действии 5 %-ной соляной кислоты; имеет белый, реже желтоватый или зеленоватый цвет: пачкает руки, пишет. Скальный грунт.

     Доломит. Состоит из минерала доломит (75 % и более). Строение плотное, структура скрытокристаллическая (см. рисунок 11). Цвет белый, желтоватый, серый, зеленоватый, красноватый. С 10 %-ной соляной кислотой реагирует только в порошке или при нагревании. Скальный грунт.  

     

     Рисунок 11 - доломит  

     Мергель. Имеет смешанный карбонатно-глинистый состав. Состоит из 50…70 % кальцита (реже доломита) и 25…50 % глинистых частиц Структура землистая, текстура массивная. Цвет белый, серый, розовый, желтоватый, красноватый, зеленоватый, пестрый. Вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты. Капля кислоты после реакции оставляет на поверхности породы грязное пятно (характерное отличие от известняка). Скальный грунт

     Диатомит. Представляет собой скопление микроскопических скелетов диатомовых водорослей, состоящих из водного кремнезема (опала). Строение землистое рыхлое или сцементированное. Цвет белый, желтоватый, светло-серый. Текстура пористая. Отличительные особенности: легкий, жадно впитывает воду, прилипает к влажному пальцу, растирается пальцами в тончайшую пудру, не вскипает при действии соляной кислоты.

     Трепел. Состоит из мельчайших зернышек опала химического происхождения (отличие от диатомита), видимых только под микроскопом. Внешне похож на диатомит.

     Опока. Сложена опалом с примесью глинистых минералов и скелетных остатков микроорганизмов. Очень легкая порода. Цвет серый, голубоватый, иногда черный. Часто окраска пятнистая. Отличительные особенности: при ударе опока колется со звенящим звуком на мелкие остроугольные обломки, обладающие раковистым изломом; не вскипает при действии соляной кислоты. Похожа на диатомит и трепел, но отличается большей прочностью.

     Яшма. Сложена скрытокристаллическим и аморфным кремнеземом (кварц, халцедон, опал) (см. рисунок 12) Часто содержит остатки микроскопически мелких животных – радиолярий и примеси глинозема, извести, соединений металлов. Цвет разнообразный (красный, зеленый, желтый, коричневый, пестрый и др.). Отличительные особенности: высокая прочность, разноцветная полосчатая текстура, раковистый излом.   

     

     Рисунок 12 - яшма  

     5.6 Метаморфические  горные породы

     Метаморфические породы образуются в результате глубоких изменений и преобразований в магматических и осадочных породах под влиянием высоких температур, давления и химически активных веществ. Метаморфические породы по внешнему виду и условиям залегания занимают промежуточное состояния между магматическими и осадочными породами. По минералогическому составу они ближе к магматическим породам. Типичными минералами являются слюиды, кварц, хлорид, тальк. Метаморфическим породам присуща кристаллическая структура и текстура. В зависимости от способа происхождения метаморфические горные породы делятся на: контактовые, динамометрические, региональные.

     Контактовый метаморфизм – развивается при контакте между внедрившейся магмой и вышележащими ее горными породами, при воздействии высоких температур, газов и паров воды.

     Динамометаморфизм – преобразование исходных пород под давлением, вышележащих слоев Земли.

     Региональный  метаморфизм – происходит на больших площадях в глубинах земной коры. Низ слоя, в котором протекают данные процессы называется поясом метаморфизма. Этот пояс по глубине делится на три зоны:

     Верхняя – начальная стадия метаморфизма; происходит перекристаллизация пород под давлением горных масс с изменением минерального состава.

     Средняя – характеризуется высоким давлением  и температурой.

     Нижняя  – для этой зоны характерен высокий  метаморфизм.

     Метаморфические породы классифицируются: по минеральному составу, по структуре, по текстуре.

     По  взаимному расположению и типам  зерен выделяют текстуры:

     сланцевая – с параллельным расположением чешуйчатых или таблитчатых минералов;

     гнейсовая – с параллельным расположением таблитчатых минералов при малом содержании чешуйчатых частиц;

     полосчатая – с чередованием полос различной толщины и состава;

     волокнистая – волокнистые и игольчатые минералы вытянуты в одном направлении;

     очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами;

     плойчатая – мелкоскладчатая;

     беспорядочная – с неориентированным расположением зерен;

     массивная – с прочным сложением породы при плотном соединении минеральных зерен.

     По форме зерен различают гранобластовую структуру (зерна изометрической формы), лепидобластовую (зерна в форме листочков, чешуек), порфиробластовую (с одинаковыми по форме зернами). По размерам зерен выделяют крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые структуры.  Кварцит – плотная горная порода, очень твердая (см. рисунок 13). Окрас розовый, серый, желтый. Состоит из кварца с примесью слюды. Структура зернистая, ? = 2800-3000 кг/м?. Применяется как строительный и облицовочный камень.  

     

     Рисунок 13 - кварцит   

     Мрамор – кристаллическая порода, кальций с примесью доломита (см. рисунок 14). Структура зернистая. Окраска белая, розовая, серая, голубая; ? =2600…2800 кг/м³. Легко выветривается под действием воды, хорошо поддается обработке. Применяется как облицовочный материал.  

     

     Рисунок 14 – мрамор белый   

     Гнейс – содержит кварц, полевой шпат, слюду, роговую обманку (см. рисунок 15). Структура кристаллическая, текстура полосчатая. Окрас светло-серый, зеленоватый, ?=2400…2800 кг/м³. Наиболее прочен в перпендикулярном к полосам направлении. Используется как строительный камень.  

     

     Рисунок 15 - гнейс  

     Сланцы – образуются в результате метаморфизма различных пород. По сланцеватости породы сравнительно легко раскалываются. Сланцы называют по преобладающему в них минералу: слюдяные, хлоритовые. Применяется как теплоизоляционный материал, для изготовления кровли.  

     5.7 Главнейшие метаморфические  породы

     Глинистый сланец. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из микроскопически не различимых глинистых минералов, кварца, иногда серицита, хлорита. Структура скрыто кристаллическая. Цвет серый до черного, зеленоватый., желтоватый, бурый, красноватый. Легко раскалывается на плитки с матовой поверхностью. Блеск тусклый, в воде не размокает. Прочность  сравнительно невысокая.