Липецкий Государственный Технический Университет

Кафедра строительного производства

 

Лабораторные работы №1-№5

по дисциплине “Инженерная геология”

 

Cтудент ________________ Мокроусов А.С.

группы ОЗС11-1

Проверил ст. преподаватель ________________ Береговая Г.А.

 

Липецк 2012

Лабораторная работа №1

“Техника определения минералов”

1) Что такое минералы?

Минерал — природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой (кристаллической структурой), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определённым химическим составом и физическими свойствами. Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов.

2) Основные свойства минералов.

Габитус кристаллов — наружный вид кристаллов, определяемый преобладающим развитием граней тех или иных простых форм. Примеры габитусов: призматический, дипирамидальный, ромбоэдрический, кубический и др.

Твёрдость — это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела во всем диапазоне нагружения: от момента касания с поверхностью и до вдавливания на максимальную глубину.

Блеск минерала — оптический эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал.

Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.

Цвет – окраска минерала в образце.

Цвет черты – блеск минерала в порошке.

Прозрачность – способность минералов полностью поглощать, отражать или пропускать световые лучи.

Краткая характеристика минералов.

№	Наименование	Твердость	Цвет	Цвет черты	Прозрачность	Блеск
Простые вещества
	Золото		Желтый	Золотистый	Непрозрачный	Металли-ческий
	Медь		Медно-красный	Розовато-коричневый	Непрозрачный	Металли-ческий
	Алмаз		Белый, серый, желтый, синий, черный	Белый	Прозрачен	Алмазный
	Сера		жёлтый	Белый	Полупрозрач-ный	Перламут-ровый
	Графит	1,5	Железно-черный	Черный	Непрозрачный	матовый
Окислы, гидроксилы
	Кварц		Белый	Белый	прозрачен	Стеклян-ный
	Гематит	5,5	Красный	вишнево-красный	Прозрачен	Металли-ческий
	Лимонит	1,5 — 5,5	Бурый, черный, охристо-желтый	Желтовато-коричневый	Непрозрачный	Тусклый
	Магнетит		Черный	Черный	Непрозрачный	Металли-ческий
	Корунд		Синевато- или желтовато-серый	Белый	Прозрачен	Перламут-ровый
	Опал		Белый, желтый, красный	Белый	Полупрозрач-ный	Перламут-ровый
Карбонаты
	Кальцид		Белый, желтый, розовый	Белый	Прозрачен	Матовый
	Доломит		Серовато-белый	Белый, светло-серый	Прозрачен	Стеклян-ный
	Малахит		Зеленый	Светло-зеленый	Полупрозрач-ный	Матовый
	Магнезит		Белый, бледно-желтый,	Белый	Непрозрачный	Стеклян-ный
Сульфаты
	Гипс		Белый	Белый	Полупрозрач-ный	Стеклян-ный
	Ангидрит		Серый, белый, бледно-красный	Белый	Прозрачен	Перламут-ровый
	Борнит		Медно-красный	Серовато-черная	Непрозрачный	Металли-ческий
Галоидные соединения
	Флюорит		Фиолетовый	Белый	Прозрачен	Стеклян-ный
	Галит	2,5	Бесцветный, красный, желтый, синий	Белый	Прозрачен	Стеклян-ный
	Сильвин	1,5	Бесцветный	Белый	Прозрачен	Стеклян-ный
Силикаты
	Биотит		Черый	Белый	Прозрачен	Металли-ческий
	Мусковит		Серый, белый, светло-желтый	Белый	Полупрозрач-ный	Стеклян-ный
	Авгит		Черный	Белый	Полупрозрач-ный	Стеклян-ный
	Ортоклаз		белый, серый,	белый	Непрозрачный	Стеклян-ный
	Роговая обманка		Зеленый	Зеленый	Непрозрачный	Металли-ческий
	Тальк		Белый	Белый	Прозрачен	Перламут-ровый
	Каолинит		Белый	Белый	Полупрозрач-ный	Перламут-ровый

 

 

Лабораторная работа №2

“Магматические горные породы”

Магматические горные породы — это породы, образовавшиеся непосредственно из магмы, в результате её поступления в верхние горизонты Земли, охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся) горные породы.

Магма представляет собой природный, чаще всего силикатный, раскаленный, жидкий расплав, возникающий в земной коре или в верхней мантии, на больших глубинах, и при остывании формирующий магматические горные породы. Излившаяся магма — это лава.

Структуры магматических пород

В зависимости от степени охлаждения магм должна находиться и степень их кристаллизации:

1) при кристаллизации расплавов и магм в условиях оптимума получаются полнокристаллические структуры;

2) в наихудших условиях могут получиться совершенно или почти совершенно лишенные кристаллов стекловатые структуры;

3) в промежуточных условиях получаются структуры неполнокристаллические часто весьма неудачно называемые полукристаллическими.Краткая характеристика магматических горных пород.

Текстуры магматических пород

Такситовая (неоднородная, пятнистая, или шлировая) текстура отличается неоднородным распределением составных частей пород в различных участках.

Среди текстур, возникновение которых происходит под влиянием кристаллизации в движении или других причин, различают линейную, полосчатую, гнейсовидную, трахитоидную, флюидальную. Линейная текстура проявляется в линейной ориентировке в пространстве призматических или столбчатых минералов. Трахитоидная текстура связана с субпараллельным расположением в породе таблитчатых или уплощенно-призматических кристаллов полевых шпатов. Эта текстура образуется при кристаллизации расплава в движении. Флюидальная текстура вулканитов характеризуется потокообразным расположением зерен, микролитов, кристаллитов. Породы с флюидальностью часто характеризуются тончайшим переслаиванием разноокрашенных полос вулканического стекла.

Гнейсовидная текстура полнокристаллических интрузивных пород с субпараллельным расположением преимущественно мафических минералов появляется в процессе кристаллизации магмы под воздействием одностороннего давления. Полосчатая текстура наблюдается у пород, сложенных чередующимися слоями разного состава или разной структуры. Пузыристая текстура обусловлена наличием в породе незаполненных полостей, которые ранее были заняты пузырьками газа.

 

 

Класс. Условия образования. Название породы.	Структурно-текстурные признаки. Минералогический состав, окраска.	Форма залегания. Отдельность.	Инженерно-геологические особенности. Устойчивость к выветриванию. Применение в строительной практике.
Ультракислые Жильные Пегматит	Полнокристаллическая крупнозернистая структура, массивная текстура, иногда с закономерным расположением кварца и полевых шпатов. В составе: ортоклаз, кварц, биотит, мусковит, эгирин. Может содержать крупные кристаллы берилла, корунда, турмалина; урановые слюдки; литиевые слюды и др. Краска светлая, розовая или серая, пестрая.	Жилы с меняющейся мощностью, редко массивы и гнезда	Скальная порода Rc=100…200 МПа При выветривании превращается в обломки различной крупности и каолиновые глины. Устойчив к выветриванию. С ними связаны месторождения ценных ископаемых. Используется как керамическое сырье.
КИСЛЫЕ Глубинные Гранит	Полнокристаллическая от мелко- до крупнокристаллической структуры. Текстура массивная, редко пятнистая. В составе: ортоклаз, кварц, биотит, мусковит, роговая обманка. Окраска светлая, розовая или серая, пестрая.	Батолиты, штоки, жилы. Матрацевидная отдельность	Скальная порода Rc=120…200 МПа Устойчив к выветриванию, выветривается с образованием каолинита и лимонита. Надежное основание сооружений. Применяется как штучные камни, щебень.
Излившиеся Липарит	Скрытокристаллическая, иногда порфировая структура, текстура пористая. В основной массе кристаллы неразличимы, мелкие включения плагиоклазов и роговой обманки. Окраска серая, зеленоватая, желтоватая.	Покровы, потоки, купола.	Скальная порода Rc=100…150 МПа Устойчив к выветриванию, выветривается путем каолинизации Применяется как бутовый камень, щебень.
СРЕДНИЕ Глубинные Сиенит	Крупно- и мелкокристаллическая структура. Текстура массивная, плотная, пятнистая. В составе: полевые штапы. Кварц отсутствует. Окраска серая, красноватая. Пестрая.	Батолиты, штоки, жилы. Матрацевидная отдельность	Скальная порода Rc=150…250 МПа Вязкая. Устойчив к выветриванию, выветривается с образованием каолинита и лимонита. Применяется как штучные камни, щебень.
Излившиеся Ортофир	Порфировая и офитовая структура. Текстура плотаная. В основной скрытокристаллической массе минералы неразличимы. Кварц отсутствует. Окраска красноватая, серая.	Покровы, потоки, купола	Скальная порода Rc=120…200 МПа Устойчив к выветриванию, выветривается путем каолинизации и чем сильнее, тем крупнее кристаллы полевых шпатов. Облицовочный материал.
ОСНОВНЫЕ Глубинные Лабрадорит	Полнокристаллическая крупнокристаллическая структура. Текстура массивная, пятнистая. В составе: лабрадор и небольшое количество авгита и роговой обманки. Окраска серая, почти черная с игрой синего цвета.	Батолиты, жилы. Отдельность матрацевидная.	Скальная порода Rc=100…280 МПа Устойчив к выветриванию, выветривается с образованием каолинита и лимонита. Применяется как облицовочный камень, щебень, брусчатка.
Излившиеся Диабаз	Структура скрытокристаллическая, порфировидная. Текстура массивная. В составе: плагиоклаз, авгит, в общей плотной массе кристаллы слаборазличимы. Окраска черная, слегка зеленоватая.	Покровы, потоки, жилы. Встречается пластообразное залегание.	Скальная порода Rc=200…350 МПа Наиболее стоек к выветриванию. Слабо разрушается с образованием каолинита и лимонита. Наиболее прочные строительные камни, бутовая кладка, брусчатка, щебень.
УЛЬТРАОСНОВНЫЕ Глубинные Перидотит	Структура полнокристаллическая. Текстура массивная. В составе: оливин, авгит, роговая обманка. Окраска темная до черной.	Штоки, дайки. Отдельность параллелепипедная, шаровая.	Скальная порода Rc=210…250 МПа Устойчив к выветриванию, выветривается за счет разрушения ольвина. Строительный камень
Вулканокласти- ческие Пески	Неокатанные обломки лавы от 2 до 5 мм темного цвета	Скопления продуктов извержения	В строительстве почти не применяются

 

 

Лабораторная работа №3

“Осадочные горные породы”

 

Осадочные горные породы — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Структуры осадочных пород

Осадочные породы имеют структуры, отличные от магматических. Большая масса этих пород — породы обломочные, структура их кластическая, т.е. порода состоит большей частью из обломков отдельных минералов или даже пород.

В осадочных породах нередки порфировые структуры: на фоне относительно микрозернистой или даже пелитоморфной массы выделяются крупные зерна (не больше 30-35%) - раковины, гальки или кристаллы, нередко идиоморфные.

Визуально незернистые породы называются пелитоморфными, если они землисты, т.е. глиноподобны (трепела, опоки, мергели, алевролиты и т.д.), или афанитовыми, если они стекловаты, как обсидиан (яшмы, кремни, некоторые фарфоровидные известняки, фосфориты и др.).

Текстуры осадочных пород

Внутренние текстуры, присущие всему объему породы, делятся на неслоистые и слоистые.

Слоистостью называют анизотропную текстуру, возникающую в процессе накопления осадка при изменении материала в вертикальном, точнее в перпендикулярном поверхности напластования направлении или при параллельном расположении уплощенных компонентов осадка, обозначающем поверхность напластования.

 

Класс, группа, название породы	Структурно-текстурные при- знаки. Минералогический состав. Окраска	Инженерно-геологические особенности. Устойчивость к выветриванию. Растворимость. Применение в стоительной практике.
НЕСКАЛЬНЫЕ ПОРОДЫ НЕСЦЕМЕНТИРОВАННЫЕ Обломочные-крупнообломочные Глыбы   Валуны     Щебень     Галечник	Обломочная структура, текстура пористая. Угловатые обломки горных пород размером более 200мм. Окраска разнообразная, пестрая	Нескальные крупнообломочные породы, сильноводопроницаемы, маловлагоемки, малосжимаемы. Хорошее основание. Заметно не выветриваются. Заполнитель бетонов, балластный материал
Обломочная структура, текстура пористая. Окатанные обломки горных пород размером более 200мм. Окраска разнообразная
Обломочная структура, текстура пористая. Угловатые обломки разнообразных горных пород размером более10…20мм. Окраска разнообразная
Обломочная структура, текстура пористая. Окатанные обломки разнообразных горных пород размером 10…20мм. Окраска разнообразная
Обломочные песчаные Пески	Структура зернистая(от крупной до мелкой), текстура различная, слоистая. Состоят из частиц размером 0,05…2,0 мм. Минералогический состав: кварц, полевые шпаты, слюды, карбонаты, глауконит, обломки горных пород и акцессорных минералов. Частицы имеют различную форму и характер поверхности. Окраска различная: белая, серая, зеленоватая, желтая, бурая, красная, черная.	Песчаные без жестких связей. Водопроницаемы, маловлагоемки, сыпучи в сухом состоянии, непластичны при увлажнении, малосжимаемы, чувствительны к вибрации. Карбонатные пески слаборастворимы. Пески – стройматериал, заполнитель бетонов, сырье для производства стекла, керамики, кирпича; применяются при строительстве дренажей, фильтров и др. Аркозовые пески выветриваются.
Обломочные – пылеватые и глинистые Лёсс	Пылевато-глинистая структура. Текстура макропористая (поры заметны на глаз, вертикальные, трубчатые). Слоистость отсутствует. Размеры частиц от 0,05 до 0,005 мм. Встречаются зерна кварца, глинистые минералы, до 10-15% кальцит в виде цемента; гипс, хлориды. Окраска серая, желтовато серая. Бурно вскипает от соляной кислоты. Растирается пальцами в тонкий порошок, имеет не сильный запах глины.	Нескальная связная порода. Во влажном состоянии слабопластичная, теряет структурность, не разбухает, в воде легко размокает; при высыхании слабо затвердевает. Недоуплотнена. Прочность резко уменьшается при увлажнении, просадочна: оплывает в откосах. Выщелачивается водой. Слабый водоупор. Вода в лессах обладает карбонатной жесткостью. Иногда применяется как сырье для производства кирпича.
Лессовидные суглинки	По внешнему виду сходны с лёссом. В составе больше глинистых минералов. Текстура часто слоистая. Окраска желтая, желто-бурая	То же, но обладают меньшими просадочными свойствами и меньше выщелачиваются.
Скальные сцементированные Обломочные – пылеватые и глинистые. Аргиллит	Глинистая структура, слоистая, сланцеватоподобная текстура. По гранулометрическому и минералогическому составу соответствует суглинкам и глинам. Окраска разнообразная	Нескальные (иногда полускальные) породы Rc<5 МПа в воде не размокают, однако вдоль слоистости возможно сползание отдельных блоков. Растрескиваются после вскрытия котлованов, превращаясь постепенно в глиноподобную массу. При увлажнении не пластичны, не набухают. Водоупоры. Применяются как сырье для производства стройматериалов.
Обломочные – Крупнообломочные Брекчия	Структура обломочная, угловатая, текстура различная, плотная. Состав, размер и форма обломков 2…100 мм. Природный цемент: карбонатный, железистый, кремнистый и др. Окраска от серой, бурой до пестрой.	Скальные неразмягчаемые и размягчаемые породы. Rc=5…20МПа в зависимости от типа цемента. Порода с карбонатным цементом слаборастворимы. Водопроницаемы по трещинам. Глинистый песчаник - водоупор. Применяется как облицовочный и бутовый камень, щебень.
Обломочные – Мелкообломочные     Песчанник	Структура зернистая. Текстура плотная. Состав размер и форма частиц как у песка. Природный цемент: глинистый, карбонатный, сульфатный, железистый, кремнистый. Карбонатные песчаники вскипают при воздействии соляной кислоты. Кремнистый может давать искру при ударе. Окраска зависит от цвета песка и цемента.	Скальные неразмягчаемые и размягчаемые породы. Rc=5…20МПа в зависимости от типа цемента. Порода с карбонатным цементом слаборастворимы, с сульфатным – среднерастворимы. Водопроницаемы по трещинам. Глинистый песчаник - водоупор. Применяются как облицовочный и бутовый камень, щебень.
Химические – карбонатные     Известняк туфовый	Строение пористое, пузырчатое, со своеобразным узором. В составе кальцит и примеси. Реагирует с соляной кислотой. Окраска светлая.	Скальные и полускальные породы, Rc=3…20Мпа. Слаборастворимые, подвержены химической суффозии, карстуются. Выветриваются. Водопроницаемы по трещинам, придают карбонатную жесткость воде. Применяются для обжига извести, иногда для облицовок.
Огреногенные - Карбонатные Мел	Землистое, пористое строение, иногда различимы обломки фауны. Текстура пористая. В составе кальцит. Вскипает при реакции с серной кислотой. Окраска белая, сероватая	Полускальная порода, Rc=2.5…5 МПа. Выщелачивается водой, придает ей карбонатную жесткость. Сильно впитывает влагу, может размокать. Применяется как стройматериал и сырье для получения извести.
Биохимические- Кремнистые Опока	Землистое, плотное строение, заметно выражен раковистый излом. В составе глинистые минералы и опал. Легкий, с кислотой не реагирует, прилипает к языку. Окраска светлая, желтоватая и серая.	Полускальная порода, с Rc=0,8…5,0МПа. Не выщелачивается водой. Водопроницаема по трещинам. Гигроскопична. Иногда применяется как строительный камень для бутовой кладки.
Биохимические – Карбонатные Мергель	Землистое, плотное строение. Текстура заметно слоистая. В составе глинистые минералы и кальцит. Реагирует с соляной кислотой. Окраска светлая, серая.	Полускальная порода, Rc=5.0МПа. Выщелачивается водой. Водоупор. Легко выветривается, особенно при колебаниях влажности и температуры. Иногда применяется как строительный камень, в основном, ценное сырье для производства.

 

 

Лабораторная работа №4

“Метаморфические горные породы”

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Структуры метаморфических пород

Все метаморфические породы обладают полнокристаллическими структурами, так как ни в одной из них не может сохраниться вулканическое стекло. Метаморфические породы получаются путем перекристаллизации материнских пород в твердом состоянии, так что ни в один момент метаморфизации порода не приходит ни в состояние плавления, ни в состояние растворения, а потому и понятно, что при полной кристалличности этих пород, как и пород интрузивных, здесь не может наблюдаться ясно выраженного порядка в степени идиоморфизма их минералов. Если здесь и наблюдаются иногда более или менее хорошо ограненные минералы, то эта их форма обусловлена резко выраженной тенденцией этих минералов проявлять в самых неблагоприятных для роста условиях свою огранку. Поэтому структура пород метаморфических сходна со структурой, получающейся, например, при раскристаллизации стекол в твердом их состоянии, т.е. это есть структура кристаллобластовая, очень характерная для метаморфических пород.

Весьма важна для распознавания материнской породы, из которой произошла данная метаморфическая, так называемая реликтовая структура, т.е. остающаяся в небольших участках метаморфической породы структура первоначальной породы. Существует еще одна группа структур метаморфических пород — катакластические. Породы, подвергшиеся процессам деструктуризации, в дальнейшем легче перекристаллизовываются, и возникают типичные метаморфические породы.

Текстуры метаморфических пород

Сланцеватая текстура, свойственная огромному большинству метаморфических пород — кристаллическим сланцам. Сланцеватость выражается в параллельном расположении минералов породы: биотиты, вообще слюды и хлориты располагаются так, что явно лежат в параллельных плоскостях или поверхностях, призмочки роговой обманки все удлинены в одном и том же направлении и т.п. Сланцеватость эта объясняется тем, что минералы в сланцах развиваются и растут в наиболее благоприятном для роста направлении, т.е. в направлении, перпендикулярном к давлению: пластинчатые минералы распространяются при своем росте в этой плоскости.

Полосчатая текстура характеризуется чередованием параллельно расположенных слоев, отличающихся по минеральному составу. Пятнистые текстуры формируются при неправильном пятнистом распределении минералов в породах. Среди реликтовых текстур метаморфических пород хорошо различается миндалекаменная, которая обнаруживается в метамагматических породах низких ступеней метаморфизма, изредка встречается и в амфиболитах.

 

 

Класс. Название породы	Исходная (материальная) порода	Структурно-текстурные признаки. Минералогический состав. Окраска.	Инженерно-геологические особенности. Устойчивость к выветриванию. Применение в строительной практике.
РЕГИОНАЛЬНЫЙ МЕТАМОРФИЗМ Гнейс	Гранит, глинисто-песчанные породы	Структура кристаллическая, текстура полосчатая; слабо выраженная сланцеватость. В составе различимы кварц, слюда, полевые шпаты, иногда гранат, примеси: тальк и хлорит. Окраска пестрая, часто в серых тонах	Скальная порода, Rc=50…200 МПа (анизотропна по прочности). Устойчива к выветриванию, но в меньшей степени, чем материнская, благодаря сланцеватости. Водопроницаема. Используется как заполнитель в бетоне и облицовочный камень.
Сланцы кристаллические     Слюдистые Тальковые   Хлоритовые Графитовые Амфиболитовые Змеевики   Филлиты	Магматические и глинистые породы	Кристаллическая структура, сланцеватая текстура. По преобладающему минералу различают: слюдистые хлоритовые, графитовые и др. По окраске и текстуре различают: листовые белые или светло-зеленые, жирные на ощупь зеленые, листоватые темно-серые, пишут на бумаге черные, игольчатые зелено-желтые с шелковистым блеском в прослоях, Темно-серые, тонкозернистые с шелковистым блеском по сланцеватости.	Скальная порода, Rc=50…80 МПа и более(анизотропна по прочности). Устойчива к выветриванию, которое усугубляется сланцеватостью. Водопроницаемы по трещинам. Применяется иногда как строительный камень. В основном сырье для добычи слюды, графита, талька и др.
ДИНАМОМЕТАМОРФИЗМ Глинистые сланцы	Глинистые породы	Структура глинистая, текстура сланцеватая. В составе каолинит, кварц, слюды и примеси. Окраска различная, часто темная, иногда розовая, зеленая, серая.	Полускальная порода, Rc=5 МПа. Анизотропна по прочности. В воде не размокает, иногда разрушается по сланцеватости при резких колебаниях температуры и влажности. Часто применяется как кровельный материал (шифер)
КОНТАКТОВЫЙ МЕТАМОРФИЗМ Роговик	Глинистые породы (аргиллиты, алевролиты)	Мелкокристаллическая или скрытокристаллическая структура. Плотная текстура. Имеет раковистый разлом. В составе кварц, который трудно различим в образце. Окраска светло серая, часто темная.	Скальная порода, Rc=5МПа. Очень твердая. Стойкая к выветриванию. Применяется иногда как строительный камень.