4_МГП_2016

Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО ТюмГАСУ
Кафедра Геотехники
ГЕОЛОГИЯ
107 тематических слайдов
Автор: ИГАШЕВА С.П., ст.преп. каф. Геотехники
1. Генéзис (происхождение) МГП:
а) интрузивные;
б) эффузивные.
2. Состав МГП: химический; минерáльный.
3. Структýры МГП.
4. Текстýры МГП.
5. Окраска.
6. Плотность.
7. Водные свойства МГП: водопроницáемость; влагоѐмкость.
8. Химические свойства: растворимость в воде; реакция с НСl (10%).
9. Прочностны'е свойства МГП: прочность; трещиновáтость;
устойчивость.
10. Особые свойства МГП.
11. Формы залегания МГП.
12. МПИ (месторождения полезных ископаемых).
13. Применение МГП:
а) в качестве основáния сооружений;
б) как естественные строительные материалы;
в) сырьѐ для производства искусственных стройматериалов;
г) другое применение.
Начиная со светлых гранитов и сиенитов
и кончая тѐмными тяжѐлыми базальтами,
пѐстрой картиной лежат перед нами
затвердевшие волны и брызги
нéкогда расплавленного океана.
А. Е. Ферсман,
«Занимательная минералогия»
НАЗВАНИЕ
класса магматических пород – М.Г.П.,
отражает их связь с МАГМОЙ –
(от греч. magma – густая мазь)
силикатным расплавом,
перемещающимся в недрах земли.
1. ГЕНЕЗИС МГП заключается
в постепенном выделении минералов
в твѐрдом состоянии,
из магмы или лавы
в процессе их остывания.
Это продолжается до тех пор,
пока вся масса расплава
не перейдѐт в твѐрдое состояние,
то есть не обратится
в ту или иную горную породу.
а) в одних случаях МАГМА,
прорываясь по трещинам
земной коры,
очень медленно кристаллизуется
в еѐ недрах
в условиях высокого давления
и медленной теплоотдачи.
Образуются массивные,
хорошо раскристаллизóванные породы
(гранит, габбро).
Их называют ИНТРУЗИВНЫМИ,
то есть ВНЕДРИВШИМИСЯ
(от лат. «интрузио» проникать, внедрять),
или ГЛУБИННЫМИ
(фото 1):
Фото 1 Гранит –
интрузи'вная горная порода
Слишком густая магма
с трудом проникает в трещины
и образует ЖИЛЬНЫЕ породы
(пегматит, диорит) (фото 2, 3):
Фото 2
В тектонических
трещинах
формируются
жильные породы
Фото 3 Диорит - жильная порода
б) в других случаях магма
достигает земной поверхности,
изливается, теряя часть газов и пара,
и превращается в ЛАВУ
(от лат. labes – обвал, падение;
итал. lava - затопляю)
(фото 4):
журнал «Вокруг света»
Фото 4 Лава захватила автобус
Лава быстро застывает
при сравнительно низком давлении,
не успевая сформировать кристаллы.
Образуются породы
с обилием аморфного стекла (обсидиан)
и часто очень пористые (базальт, пемза).
Это объясняется
удалением газов из лавы
под действием перепадов давления
(фото 5, 6):
журнал «Вокруг света»
Фото 5 Вулканическое стекло
Фото 6 Пемза
Это ЭФФУЗИВНЫЕ, то есть
ИЗЛИВШИЕСЯ
(от лат. «эффузио» - изливаться),
или ВУЛКАНИЧЕСКИЕ породы.
Они аналогичны интрузивным
по составу,
но резко отличаются
по внешнему виду и свойствам.
(рисунок 1)
Рисунок 1
МГП в схеме связи классов г. п.
2. СОСТАВ МГП
а) ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
магматических горных пород
является оснόвой их классификации.
Учитывая
характерные особенности состава,
МГП делят на группы
по содержанию кремнезѐма SiO2:
• ультракислые SiO2 > 75%
(пегматит);
• кислые 75% ≤ SiO2 > 65%
(гранит, обсидиан);
• средние 65% ≤ SiO2 > 52%
(диорит, андезит);
• основные 52% ≤ SiO2 > 40%
(габбро, базальт);
• ультраосновные SiO2 ≤ 40%
(перидотит, пироксенит).
В составе этих групп
выделяют малую группу
щелочных пород, отличающихся
повышенным содержанием
натрия и калия
(сиенит, трахит)
(фото 7):
Фото 7 Трахи'т - щелочная порода
б) МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ МГП
разнообразен, хотя представлен
сравнительно небольшим числом
минералов,
преимущественно силикатов.
Как для любых других горных пород,
состав более или менее постоянен
для каждой конкретной
магматической породы.
Главные или ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ
минералы МГП –
полевые шпаты (около 60%),
кварц и пироксены (по 12%).
Остальные минералы роговая обманка, нефелин и др.
имеют меньшее значение.
Один и тот же минерал
может быть в одной породе главным,
а в другой – второстепенным
(роговая обманка в гранитах
составляет не более 1-2 % от объѐма
и является второстепенным минералом,
а в габбро – около 40%
и является главным минералом).
Среди магматических горных пород
встречаются мономинеральные (дунит),
и полиминеральные (гранит, габбро).
3. СТРУКТУРЫ МГП
позволяют судить о том,
где и в каких условиях
формировались эти породы.
Структуры изучают поэтапно.
Сначала выделяют структуры
а) ПО СТЕПЕНИ
КРИСТАЛЛИЧНОСТИ ВЕЩЕСТВА:
• полнокристаллическая –
все зѐрна хорошо сформированы
и легко различимы,
благодаря длительной и постепенной
кристаллизации
(интрузивные: гранит, габбро и др.)
(фото 8):
Фото 8 Пегматит
с полнокристаллической структурой
• неполнокристаллическая часть вещества
успела раскристаллизоваться,
а остальная масса быстро остывала,
не успев сформировать
зѐрна минералов;
• стекловатая –
порода представляет собой
сплошную стекловидную массу,
что свидетельствует
о быстром застывании лавы
(обсидиан) (фото 9):
Фото 9 Обсидиан со стекловатой структурой
Если горная порода
имеет выраженные зѐрна,
переходят к следующему этапу
определения структуры:
б) ПО ОТНОСИТЕЛЬНОМУ
РАЗМЕРУ ЗЁРЕН:
• равномернозернистая –
зѐрна в образце имеют
приблизительно одинаковые размеры
(габбро, трахит) (фото 10):
Фото 10
Гáббро с равномернозернистой структурой
• неравномернозернистая –
в образце присутствуют зѐрна
разной величины
(гранит) (фото 11):
.catalogmineralov.ru
Фото 11 Гранит
с неравномернозернистой структурой
[9]
• порфи'ровая –
в однородной массе выделяются зѐрна
различной крупности
(липаритовый порфир,
базальтовый порфирит) (фото 12):
catalogmineralov.ru
Фото 12
Порфировая
структура
[9]
в) ПО АБСОЛЮТНОМУ
РАЗМЕРУ ЗЁРЕН:
•
•
•
•
крупнозернистая - более 5 мм,
среднезернистая - от 2 до 5 мм,
мелкозернистая - менее 2 мм,
скрытокристаллическая – зѐрна
неразличимы невооружѐнным глазом.
Одна и та же горная порода
при разных условиях образования
может состоять из зерен
различной крупности
(габбро может быть и мелкозернистым,
и среднезернистым, и крупнозернистым)
(фото 13):
Фото 13
Образцы габбро
с различной
крупностью зѐрен
4. ТЕКСТУРЫ МГП определяются
а) СТЕПЕНЬЮ
ЗАПОЛНЕНИЯ ПРОСТРАНСТВА:
• массивная – весь объѐм образца
занят минеральным веществом,
между частицами нет промежутков
(гранит).
Характерна для всех глубинных
и для некоторых излившихся пород
(диабаз) (фото 14):
Фото 14 Диабаз с массивной текстурой
• пористая, пузыристая и др. горная порода содержит пустоты,
пóры и т. п.
Характерна для некоторых
излившихся МГП
(базальт, пемза) (фото 15):
Фото 15 Базальт с пористой текстурой
б) ОДНОРОДНОСТЬЮ ВЕЩЕСТВА:
• однородная текстура –
образец горной породы
обладает одинаковыми свойствами
при исследовании в любом
направлении
(габбро, липарит) (фото 16):
Фото 16
Липарит с однородной текстурой
• неоднородная пятнистая, полóсчатая, флюидáльная
и др. (обсидиан)
(фото 17, 18):
Фото 17 Липаритовая лава с неоднородной
(флюидальной) текстурой
catalogmineralov.ru
Фото 18
Обсидиан с неоднородной текстурой
[9]
в) ОРИЕНТИРОВАННОСТЬЮ
СЛАГАЮЩИХ ПОРОДУ
МИНЕРАЛОВ:
• ориентированная –
длинные оси минеральных зѐрен
вытянуты
в определѐнном направлении
(пегматит) (фото 19):
Фото 19 Пегматит
с ориентированной текстурой
• неориентированная –
минеральные зерна
расположены беспорядочно
(гранит, габбро) (фото 20):
Фото 20
Габбро с неориентированной текстурой
5. ОКРАСКА МГП
часто характеризуется
термином «цветное число»
или «цветной индекс»,
отражающим содержание в породе
темноцветных минералов
(авгита, роговой обманки, биотита и др.)
в процентном отношении к еѐ объѐму.
Если преобладают светлые зѐрна,
то окраску называют лейкокрáтовой
(от греч.«leucos» - белый),
а если тѐмные - меланокрáтовой
(от греч. «меляс» - чѐрный)
(фото 21):
Фото 21 Образцы гранита
Окраска МГП, длительно находившихся
на земной поверхности,
может значительно отличаться
от первоначальной:
под действием выветривания
она становится светлее, часто рыжéет
(фото 22-24):
Фото 22 Липарит с окраской, изменѐнной
в процессе выветривания
Фото 23 Диорит с окраской,
изменѐнной в процессе выветривания
Фото 24
Габбро с окраской,
изменѐнной
в процессе выветривания
Окраска имеет особое значение
для магматических пород,
т. к. большинство из них
используется в строительстве,
и от декоративности окраски
зависит стоимость строительного камня.
6. ПЛОТНОСТЬ МГП
увеличивается
при изменении состава пород
от кислого
(гранит 2600 - 2700 т/м³)
к основного и ультраосновного
(у габбро 2800 - 3300 т/м³).
7. ВОДНЫЕ СВОЙСТВА
а)
ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ
находится
в прямой зависимости
от наличия трещин и их размера.
МГП
б) ВЛАГОЁМКОСТЬ
МГП
не впитывают и не удерживают воду.
8. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
позволяют говорить
об очень высокой стойкости МГП.
Взаимодействие
с 10%-ной соляной кислотой HCl
и растворимость в воде
для МГП не характерны.
9. ПРОЧНОСТНЫ'Е СВОЙСТВА
а) ПРОЧНОСТЬ МГП достаточно велика:
предел их сопротивления
одноосному сжатию колеблется
от 60-70 МПа у трахита
до 500 МПа у базальта.
Но на земной поверхности
в процессе выветривания
их прочность резко снижается.
б) ТРЕЩИНОВÁТОСТЬ
часто возникает в массивах МГП,
т. к. все они обладают
жѐсткими структурными связями
и не подвержены
пластическим деформациям.
Для магматических пород
свойственны все виды трещиноватости,
но их особенностью является
первичная трещиноватость,
которая возникает в МГП
уже в процессе охлаждения расплава
(фото 25):
Журнал «Вокруг света»
Фото 25 Излияние лавы
В первую очередь охлаждаются,
соприкасаясь с воздухом или водой,
и затвердевают внешние части массива.
Образуется «кóрочка» (фото 26-27),
покрывающая расплавленную массу.
Журнал «Вокруг света»
Фото 26
Каменеющая корка на лавовом массиве
Журнал «Вокруг света»
Фото 27
Каменéющая корка на лавовом массиве
При дальнейшем
снижении температуры
объѐм массива сокращается,
поэтому «корочка» на его поверхности
разбивается трещинами.
Фигуры,
выделяемые из массива пород
системой первичных трещин,
называются отдельностью
(фото 28-32):
Журнал «Вокруг света»
Фото 28
Отдельность в наземных базальтах
[9]
Фото 29
Стóлбчатая отдельность
Журнал «Вокруг света»
Фото 30
Глы'бовая
отдельность
[7]
Фото 31 Матрацевидная отдельность
Фото 32 Шаровáя отдельность
в) УСТОЙЧИВОСТЬ
магматических пород
исчисляется векáми, при условии,
если порода отполирована
и за ней осуществляется
правильный уход
(полированный гранит сохраняется
в городских условиях до 500 лет).
11. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ
МГП образуют
различные геологические тела.
Их размеры и форма зависят
от способа и места образования породы
(рисунок 2):
Рисунок 2 Формы залегания МГП
1 - б а т о л и' т – огромное геологическое тело,
образованное, чаще всего кислой магмой
(от греч. bathos – глубокий);
2 - б и с м а л и' т – интрузивное тело,
напоминающее по форме пробку;
3 - ш т о к – небольшое изометричное в плане
геологическое тело, вертикально вытянутое
и сложенное породами различного состава
(от нем. Stock – палка, ствол);
4 - э т м о л и' т – интрузивное тело неправильной
формы, расширяющееся кверху наподобие воронки.
Сложено, обычно, щелочными породами;
5 - д á й к а – вертикально или наклонно расположенное
плитообразное геологическое тело,
выполняющее трещины
и чрезвычайно распространѐнное в земной коре;
6 - ж и' л а - протяжѐнное тело, образовавшееся
при заполнении трещины магмой;
7 - л а к к о л и' т - грибо- или караваеобразное тело,
состоящее из пород среднего и щелочного состава,
внедрившихся между слоями осадочных пород
(от греч. lakkos – яма, углубление, полость);
8 - л о п о л и' т – чашеобразное тело, представленное,
обычно, основными горными породами
(от греч. lopas – чаша, миска);
9 - ф а к о л и' т – геологическое тело линзообразной
формы, образовавшееся при внедрении магмы
в ослабленные своды складок (от греч. phakos – линза);
10 - п л а с т ó в а я з á л е ж ь или с и л л плоское магматическое тело, внедрившееся
по слоистости осадочных пород
(от шведск. syll – лежень, подкладина);
11 - к ý п о л – форма залегания излившихся пород,
возникающая при выдавливании из жерла вулкана
очень вязкой лавы
(от лат. cupola – купол, свод);
12 - л á в о в ы й о ч а г;
13 - н е к к – геологическое тело трубообразной формы,
возникающее при заполнении магмой
подводящего канала к жерлу вулкана
(от англ. neck – шея);
14 - л á в о в ы й о б е л и' с к – столбообразное
геологическое тело, возникающее при застывании
очень вязкой лавы
непосредственно над жерлом вулкана;
15 и 16 - л á в о в ы е п о т о к и –
формы залегания излившихся горных пород,
характеризующиеся значительной длиной
при относительно небольшой ширине.
При излиянии лавы (фото 33) или
по мере разрушения окружающих пород,
магматические тела
выходят на земную поверхность
и попадают в сферу
хозяйственной деятельности человека
(фото 34):
МГУ Кафедра петрологии
Фото 33
Форма залегания эффузивных пород андезитовый поток на Камчатке
[9]
[8]
Фото 34
Формы залегания интрузивных МГП
Величина массива влияет
на целесообразность его разработки.
(гранит широко распространѐн и формирует
очень крупные геологические тела.
Заложенный в таком массиве карьер позволит
получить много разнообразного материала
и обеспечит население работой на много лет.
Диорит обладает нарядной светлой окраской.
имеет высокую прочность и морозостойкость,
легко обрабатывается и хорошо полируется,
но формирует очень небольшие массивы,
и его разработка не всегда рациональна).
12. МЕСТОРОЖДЕНИЯ
МГП составляют более 90%
объѐма земной коры,
но меньше, чем другие породы
распространены на поверхности Земли.
У них чѐтко выражена связь
со складчатыми горными областями.
МГП широко распространены
в пределах
Балтийского и Украинского щитов,
Сибирской платформы, Урала, Кавказа,
Алтая, Тянь–Шаня,
Забайкалья, Камчатки, Сахалина.
Верхнюю часть толщи МГП
в земной коре
занимают граниты
и родственные им породы,
среднюю – породы,
близкие по свойствам базальтам,
нижнюю – ультраосновные породы.
13. ПРИМЕНЕНИЕ
а) ОСНОВАНИЯ СООРУЖЕНИЙ:
прочность многих МГП значительно
превышает строительные нормы.
Они практически несжимаемы,
нерастворимы в воде
и газонепроницаемы,
что позволяет отнести МГП
к типу скальных грунтов.
Но при оценке МГП нужно помнить
о разнице между прочностью
отдельных образцов
и устойчивостью массива в целом.
В природных условиях МГП
обычно рассечены системой трещин,
они резко снижают устойчивость массива
и нередко делают его
малопригодным для использования
в качестве основания сооружений;
б) СТРОИТЕЛЬНЫЙ КАМЕНЬ.
МГП с древнейших времѐн
используются в строительстве
в естественном виде,
пройдя лишь поверхностную
обработку:
 штучный камень
производят из большинства МГП.
Предпочтение отдают породам
с массивной текстурой,
мелко- и среднезернистой структурой,
с декоративной окраской.
 монументальный
камень
наиболее прочный
и декоративный, (гранит, габбро и др.)
(фото 35):
Фото 35
Статуя Аменхотепа III
из красного гранита
Журнал «Вокруг света»
 облицовочный камень
получают из большинства МГП
(фото 36, 37);
 стеновые блоки должны быть
изготовлены из прочного
и пористого камня (андезит);
Фото 36 Облицовка цокольной части здания
Фото 37 Облицовка опоры моста
 бордюрному камню
не нужно быть декоративным,
но обязательно – прочным
и погодостойким (гранит и т.п.);
 дроблѐный камень
(отходы производства штучного камня);
в) СЫРЬЁМ для изготовления
строительных материалов
служат многие МГП:
• цемент (обсидиан, трахит);
• керамические изделия получают,
используя пегматит;
• стекло производится из липарита,
обсидиана, андезита, трахита;
• минеральная вата вырабатывается
из диорита, пироксенита;
• огнеупоры – производят из дунита;
• каменное литьѐ (продукт петрургии)
получают из базальта, диабаза;
г) ДРУГОЕ ПРИМЕНЕНИЕ :
• производство кислотоупоров –
гранит, андезит, трахит, базальт;
• поделочные и декоративные камни
пегматит, обсидиан, лабрадорит;
• источники ценных элементов
пегматит (топазы, вольфрам, олово
и др.);
гранит (золото, серебро, вольфрам,
молибден, олово,
редкоземельные элементы,
уран, ниобий, тантал и др.) и т. д.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ:
Интрузивные МГП.
Эффузивные МГП.
Химический и минерáльный состав МГП.
Структýры МГП.
Текстýры МГП.
Окраска и плотность МГП.
Водные и химические свойства МГП.
Прочностны'е свойства МГП.
Формы залегания МГП.
Месторождения МГП.
Применение МГП в качестве основáния сооружений.
Применение МГП в качестве строительного камня.
Применение МГП в производстве стройматериалов.