Недра * Диагностические признаки Вход
   Карты области  

 Природа Донского края
 
   Осадочные скальные и полускальные горные породы: диагностические признаки  

Основные диагностические признаки, по которым производится определение наименования образцов осадочных горных пород: цвет, структура, текстура, отличительные (особенные) признаки, минеральный
состав.
Цвет зависит от минерального состава и условий образования грунта. Например, образец грунта имеет зеленовато-светло-серый цвет, где первое – оттенок, второе – интенсивность окраски, третье – главный цвет образца горной породы. Белую и светло-серую окраску с различными оттенками часто имеют
мел, известняки, доломиты, диатомиты, трепела, а также ангидрит, галит, гипс, сильвинит. Зеленоватая окраска песчаников говорит о присутствии минералов малахита или глауконита, в состав которых входят соединения меди, а ржаво-жёлто-бурая окраска – железистых соединений. Серый и черный цвета чаще всего наблюдаются в грунтах с высоким содержанием органических веществ (асфальты) или в грунтах с присутствием минералов магнетита, пирита. Серый цвет, как правило, указывает на наличие в образце кварца, полевого шпата, глинистых минералов.

Структура грунта – пространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющим составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта.

Для осадочных скальных и полускальных грунтов (тип силикатные), состоящих из сцементированных между собой обломков, частиц и агрегатов, по морфологическим признакам (размер и форма обломков, частиц, агрегатов), выделяют следующие специфические структуры:
- крупнообломочную или псефитовую, когда невооружённым глазом в образце различают преобладание окатанных или неокатанных обломков размером более 2 мм, она характерна для конгломератов, гравелитов, брекчий (неокатанные обломки);
- песчаную или псаммитовую, когда различают преобладание песчаных частиц размером от 0.05 мм до 2 мм, она характерна для различных песчаников, туффитов (размер частиц около 0.05 мм – это нижняя граница разрешающей способности человеческого глаза);
- пылеватую или алевритовую, когда в образце с трудом можно различить пылеватые частицы размером от 0.005 до 0.05 мм (очень часто это сделать невозможно), она характерна для алевролитов;
- глинистую или пелитовую, когда в образце не видно зёрен, она характерна для аргиллитов (глинистые минералы размером менее 0.005 мм различают только в очень сильный электронный микроскоп).

В целом пылеватая и глинистая структуры по своему виду не отличаются от уже известных структур – тонкозернистой и скрытокристаллической. Кроме этого, в геологии выделяют ещё переходные структуры, отражающие количественное соотношение слагающих грунт обломков, частиц: псефито-псаммитовую, псаммито-алевритовую и наоборот, они характерны для переходных видов грунтов – гравелистых песчаников, пылеватых или тонкозернистых песчаников.

Органогенная структура характерна для грунтов с сохранившимися раковинами (раковины видны невооружённым глазом – известняк-ракушечник; раковины видны в микроскоп – мел), стеблями, листьями и т. п. Полнокристаллическая структура характерна для грунтов, у которых все минералы смотрятся в виде кристаллов, зерен. По среднему размеру зерен выделяют: мелкозернистую (менее 1 мм), среднезернистую (от 1 до 5 мм) и крупнозернистую (более 5 мм). Она наиболее типична для галита, иногда для
доломита.Оолитовая структура выделяется по наличию в образце видимых шариков (оолитов), имеющих примерно одинаковый размер. По этой структуре из известняков выделяют их разновидность – оолитовые известняки.

Тонкозернистая и скрытокристаллическая структуры чаще наблюдаются у известняков, мергелей, доломитов, опок, диатомитов, трепелов, а также у алевролитов, аргиллитов.

Текстура грунта – пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, полосчатость, трещиноватость, пористость и др.) Элементы грунта, представленные в виде зёрен, обломков или кристаллов, могут располагаться в пространстве равномерно или группироваться в пятна, слои, полосы; могут образовывать внутри грунта поры, пустоты и т. д. Все осадочные грунты имеют слоистую текстуру. Массивы осадочных грунтов (дисперсных, скальных, полускальных) в большинстве случаев состоят из тонких или относительно мощных слоёв, которые при своем образовании накладывались друг на друга. Каждый слой отделяется от соседнего слоя как бы швом, по которому их можно разделить. Слои, видимые в массивах, могут быть параллельными и непараллельными (косыми, волнистыми, нелепослоистыми и т. д.).

В слоистых осадочных горных породах обломки, частицы, агрегаты, зёрна минералов в каждом слое имеют разную ориентацию, они не сортированы по величине и располагаются беспорядочно, вперемешку, в этом их отличие от метаморфических горных пород со сланцеватой текстурой, состоящих как бы из скреплённых между собой пластинок с параллельно расположенными зернами минералов. Сланцеватая текстура характерна для регионально-метаморфизованных грунтов. Однородной или массивной текстурой называют такую текстуру, в которой трудно выделить какие-либо закономерности пространственного расположения элементов. Именно однородная или массивная текстура наиболее характерна для образцов осадочных горных пород, так как в отдельных небольших образцах, в отличие от обнажений в массивах, слоистость чаще всего может быть незаметна.

Пористая текстура чаще встречается у известняков-ракушечников, туфов (известкового и кремнистого). Пустоты, поры имеют различный размер и форму. Иногда пористость визуально не определяется, а ощущается по более лёгкому весу образца (диатомиты, трепела, опоки), а также по быстрому впитыванию ими воды или кислоты (диатомиты, трепела, мел, некоторые песчаники, туффиты). Образцы таких грунтов на вид имеют однородную текстуру. Часто некоторые образцы грунтов могут одновременно иметь пористую и слоистую текстуры.

Отличительные (особенные) признаки, отмеченные в образцах горных пород, помогают в определении минерального состава и наименования (вида) грунта.

По наличию в образце грунта обломков, частиц (видимых невооруженным глазом) в первом приближении можно предположить, что изучаемый грунт образовался из осадочных дисперсных крупнообломочных
или песчаных грунтов. По размеру и форме обломков можно определить его наименование (см. табл. 1 и описание структур). Остатки организмов – растительных и органических, отмеченные в образцах горных пород, помогают определить такие осадочные грунты, как угли, мергели, известняки-ракушечники.

По реакции с соляной кислотой можно определить наличие в образце грунта минералов класса карбонатов – кальцита (реакция в куске), доломита (реакция в порошке), магнезита (реакция в порошке при нагревании). С соляной кислотой реагируют карбонатные типы осадочных горных пород (мел, известняки, мергели, доломиты), а также другие типы осадочных горных пород, например силикатные (обломки и частицы силикатного состава), если обломки и частицы скреплены цементом карбонатного состава (брекчии, конгломераты, гравелиты, песчаники, туффиты). Кроме этого, возможно, что и сами обломки состоят из минералов и горных пород карбонатного состава и поэтому реагируют с соляной кислотой (брекчии карстовые).

Относительная лёгкость изучаемых образцов грунта, которая определяется их микропористостью, характерна для кремнистых типов осадочных полускальных грунтов – опок, диатомитов, трепелов, а также мелов (тип – карбонатные).

По твердости в первом приближении можно определить образцы горных пород, состоящих из минералов низкой твердости – мягких, царапающимися ногтем (глинистые, гипс). Образцы горных пород с минералами средней твердости ногтем не царапаются и стекло не царапают (карбонаты, галит, ангидрит). Образцы горных пород с твердыми минералами (кварц, халцедон, кремень, полевые шпаты и другие минералы) царапают стекло. Такие горные породы, как диатомит и трепел, состоящие в основном из минерала опала (твердость 6–6.5) могут не царапать стекло (см. их описание).

Другие признаки – цвет черты, запах, вкус, горючесть и др.

Минеральный состав по внешним признакам для многих осадочных грунтов определить трудно. Например, такие осадочные грунты, как конгломераты, гравелиты, брекчии, песчаники, туффиты, состоят из обломков и частиц, представленных разными минералами и горными породами (магматическими, осадочными, метаморфическими). Определение минерального состава по внешним признакам для них затруднительно. Для образцов грунтов, имеющих скрытокристаллическую, тонкозернистую, алевролитовую или пелитовую структуры, выполнить визуальное определение минерального состава почти невозможно. Поэтому для осадочных грунтов минеральный состав часто определяют по условным признакам.

Минералы класса карбонатов определяются в образцах по их реакции с соляной кислотой.

Кальцит. Проявляет себя в реакции с соляной кислотой в куске. Он слагает такие виды карбонатных грунтов, как известняки, мел. На поверхности образцов таких грунтов в месте реакции остаётся ямка, почти незаметная глазом. Реакция с соляной кислотой наблюдается с силикатными осадочными горными породами (конгломератами, гравелитами, брекчией, песчаниками, туффитами), если в обломки, частицы или в скрепляющий их цемент входит минерал кальцит (цемент карбонатного состава). На поверхности образцов мергелей и силикатных осадочных грунтов с глинисто-карбонатным цементом кальцит прореагирует с соляной кислотой, а глинистые минералы останутся на месте реакции в виде грязно-бурого пятна, налёта – это отличает их от известняков и мелов.

Доломит. Реагирует с соляной кислотой в порошке. Порошок можно получить трением стеклянной пластинки по образцу.

Магнезит. Реагирует с соляной кислотой лениво, в порошке, в нагретом состоянии (порошок получают быстрым трением стекла по образцу за несколько приемов).

Глинистые минералы определяются в горных породах по серой, тёмной окраске. Образец грунта с большим количеством глинистых минералов скользит по стеклу, иногда остаются лёгкие царапины, которые оставляют частицы кварца, полевого шпата и других твердых минералов. При увлажнении дыханием пахнут глиной. В порошке во влажном состоянии пластичны.Являются основными минералами аргиллитов и основой глинистых цементов, скрепляющих обломки, частицы силикатных осадочных грунтов, входят вместе с кальцитом в состав мергелей.

Железистые минералы (лимонит, реже гематит). Жёлто-бурые, ржаво-коричневые с бурой, коричневой или вишнёво-красной чертой. Блеск матовый, реже стеклянный до полуметаллического. В силикатных осадочных грунтах играют роль цемента и придают окраске образцов горных пород ржавые, бурые оттенки. Являются основными минералами бурых железняков (лимонитов), некоторые из них, но не все, имеют большой удельный вес (ощущается в руке).

Полевые шпаты. В осадочных грунтах невооружённым глазом их определить трудно. В песчинках имеют матовый блеск, светло-серый и серый цвет, царапают стекло. Чаще всего они входят в состав песчаников.


Кварц. Встречается в виде обломков размером 0.05–5 мм и более, а также в виде цемента с неразличимой зернистостью или в виде тонкораздробленной примеси в основной горной породе. Кварцевые обломки и кварцевый цемент определяют в образцах по их высокой твёрдости – легко царапают стекло, оставляя глубокую, отчётливо видимую царапину; по стеклянному или жирному блеску. Кварц в виде зёрен хорошо различим в кварцевом песчанике. Тонко раздробленный кварц, не различимый невооружённым глазом, является основным минералом алевролитов, по повышенной твёрдости этого минерала (царапает стекло с характерным треском) их отличают от аргиллитов. Глинистые минералы в чистом виде очень мягкие, царапаются ногтем, при наличии примеси кварца, что наблюдается в аргиллитах, приобретают твёрдость, близкую к средней (кварц оставляет царапины на стекле при общем скольжении образца по стеклу).

Кремнистые минералы (опал и халцедон). Смотрятся в виде очень лёгких нераскристаллизованных масс светлых тонов. При замачивании водой они не пластичны, не реагируют с соляной кислотой, впитывают ее. Являются основными минералами кремнистых типов осадочных горных пород (диатомитов, трепелов и опок). Твердость 6–6.5, царапают стекло. В то же время кремнистые минералы, слагающие рыхлые, землистые, пачкающие руки диатомиты и трепел, стекло не царапают, на стекле остается порошок светлой
окраски. Очень малые размеры слабо скрепленных между собой частиц минералов (опала и других), слагающих диатомиты и трепелы, являются кажущейся причиной их низкой твердости. Кремнистые минералы в плотных, твердых опоках стекло царапают.

Галоиды (галит, сильвин). Это минералы, имеющие полнокристаллическую структуру, соленые (галит, химическая формула NaCl, в просторечии называется поваренной солью) и горько-соленые (сильвин) на вкус. Они образуют такие горные породы, как галит и сильвинит.

Сульфаты (гипс, ангидрит). Гипс – цвет разнообразный, чаще белый, жёлтоватый или розоватый, черта белая, блеск стеклянный или шелковистый до перламутрового, царапается ногтём. Ангидрит – в целом светлый с различными оттенками, часто слегка голубоватый, черта белая, твёрдость 3.5 (стекло не царапает, царапает ноготь). Они образуют такие горные породы, как гипс и ангидрит.

Углеродистые вещества. Лёгкие массы тёмно-бурого или чёрного цвета с неразличимой зернистостью (аморфные или коллоидные). Блеск от матового до воскового, стеклянного и полуметаллического. Черта чёрная или коричневая. В пламени горят, плавятся, выделяют дым с запахом жжёной резины или горящей органики. Они входят в состав таких горных пород, как угли, асфальты.

Прочие минералы – глауконит (придает песчаникам зеленоватую окраску), слюды (входят в состав песчаников) и др.

После определения диагностических признаков для исследуемого образца в первом приближении по структуре и текстуре по таблице-определителю, см. табл. 3, определяется группа горных пород, к которой возможно принадлежит изучаемый образец. Далее по диагностическим признакам и описанию осадочных горных пород определяется точное наименование образца.

Таблица 3 Определитель осадочных скальных и полускальных грунтов

Текстуры Структуры обломочные
(более 0.05 мм),
оолитовые
Структуры тонкозернистые,
скрытокристал-
лические
Структуры полнокрис-
таллические
(зернистые)
Структуры органогенные
Однородные, слоистые, полосчатые
(образцы царапают стекло)
Брекчии,
конгломераты,
гравелиты,
песчаники,
туффиты
Алевролиты, туфы
кремнистые, опоки
Песчаники кварцевые Асфальты
Однородные, слоистые, полосчатые, пористые
(образцы не царапают стекло)

Известняки
оолитовые,
брекчии и
конгломераты
карбонатные,
туффиты

Аргиллиты,
известняки, мел,
мергели, доломиты,
ангидриты, гипсы,
угли, сильвиниты,
галиты, диатомиты,
трепелы

Ангидриты,
гипсы, галиты,
сильвиниты,
доломиты, угли

Угли, асфальты
Пористые (образцы
впитывают воду, кислоту)

Песчаники

Алевролиты, мел, трепелы, диатомиты


Угли

Разновидность грунта по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии определяется: в лаборатории – на усмотрение студента; в полевых условиях определяется в обязательном порядке. В полевых условиях разновидность грунта можно определить по твердости. Образцы грунтов с твердостью 5 и выше (царапают стекло) являются достаточно прочными материалами и допускаются для применения в строительстве.Образцы грунтов с твердостью 3 и ниже без стандартных испытаний на прочность применять в промышленности строительных материалов не разрешается (как щебень для бетонов).

О прочности можно судить по способности раскалываться под ударом молотка. Для пробы на прочность образец горной породы объемом около 200 см3 (приблизительно 6х6х6 см) одним-двумя ударами молотка раскалывают в щебенку. Прочный образец расколется на 2-3 куска, а непрочный или выветрелый – на много мелких кусочков. Еще прочность образца можно определить при ударе его молотком по звуку. Для этого образец горной породы кладут на ладонь и наносят по нему, не очень сильный удар молотком. Плотный и прочный камень дает ощущение упругого удара и издает звонкий звук, причем после удара молоток от образца отскакивает. Непрочный трещиноватый образец горной породы при ударе его молотком издает глухой звук.

****
Источник: Определение осадочных горных пород (скальных и полускальных): Методические указания по выполнению и оформлению лабораторной работы № 3 для студентов строительных и дорожных специальностей всех форм обучения / Сост. Н. И. Горшков. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. – 27 с.


 

   Осадочные породы  

Для тех, кто хочет знать больше, мы начинаем публикацию материалов, посвященных геологии Донского края и, в частности,  осадочным горным породам — всем тем камням, которые можно встретить на территории Ростовской области.

Происхождение и условия образования

Диагностические признаки

Описание

   Сайты по теме  
   Сайты-партнёры  

Степной Следопыт
http://stepnoy-sledopyt.narod.ru

Основное направление
ресурса — Юг России,
его природа, история и геология.
Основой для материалов служат
путешествия автора сайта.

   Из наших путешествий  
Реклама: Известняк для фасадов и отделки камень известняк для отделки фасадов. .
Общая информация | География | Недра | Степи | Леса | Животный мир | Водоёмы | Экология | Памятники природы | Заповедники