Изучение основных породообразующих минералов по образцам

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра инженерные системы и геотехнические сооружения
ОСНОВЫ ГЕОТЕХНИКИ
Методические указания к лабораторным работам
для студентов строительных специальностей
Павлодар
3
УДК 624.13(07)
ББК 38.115я7
О-75
Рекомендовано Ученым советом ПГУ им. С Торайгырова
Рецензент:
кандидат технических наук, доцент, доцент Бейсембаев М.К.
Составитель Л.А.Варламова
О-75 Основы геотехники: методические указания к лабораторным
работам для студентов строительных специальностей/ сост.
Л.А.Варламова. – Павлодар, 2006. – 29 с
В методических указаниях приводятся рекомендации к
проведению лабораторных занятий по дисциплине
«Основы
геотехники» по разделу «Общая геология». Определены цели и задачи
выполнения лабораторных работ, перечислены необходимые для их
выполнения принадлежности и пособия.
Методические указания разработаны в соответствии с типовой
программой курса «Основы геотехники» и рекомендуются для
студентов всех форм обучения строительных специальностей
УДК 624.13(07)
ББК38.115я7
©Варламова Л.А., 2006
©Павлодарский государственный университет
им. С.Торайгырова, 2006
4
Содержание
…Введение
1 Лабораторная работа «Изучение основных
…породообразующих минералов»
1.1 Общие сведения
1.2 Порядок выполнения работы
1.3 Вопросы для самоконтроля
2 Лабораторная работа «Изучение главнейших
…магматических горных пород»
2.1Общие сведения
2.2 Порядок выполнения работы
2.3 Вопросы для самоконтроля
3 Лабораторная работа «Изучение главнейших
…осадочных горных пород»
3.1Общие сведения
3.2 Порядок выполнения работы
3.3 Вопросы для самоконтроля
4 Лабораторная работа «Изучение главнейших
…метаморфических горных пород»
4.1Общие сведения
4.2 Порядок выполнения работы
4.3 Вопросы для самоконтроля
5 Лабораторная работа «Геологическая карта и построение
геологического разреза по данным буровых скважин»
5.1Общие сведения
5.2 Порядок выполнения работы
5.3 Вопросы для самоконтроля
…Список использованных источников
…Приложение А Классификация минералов по твердости
…Приложение Б Классификация магматических пород
…Приложение В Классификация обломочных пород
…Приложение Г Классификация метаморфических пород
…Приложение Д Исходные данные к заданию
5
3
4
4
6
7
7
8
9
10
10
11
12
12
13
13
14
14
15
15
16
17
19
20
21
22
24
25
Введение
Лабораторные занятия по разделу «Общая геология»
представляют собой весьма важную часть в общем цикле дисциплины
«Основы геотехники».
Лабораторные
работы
по
изучению
основных
породообразующих минералов и горных пород по образцам
предназначены для закрепления теоретических знаний, полученных
на лекциях, углубленного освоения практической стороны изучаемого
материала,
приобретения
навыков
в
оценке
основных
породообразующих минералов, чтении геологической карты и
составлении геологических разрезов.
Методические указания к выполнению лабораторных работ
помогут студентам строительных специальностей приобрести знания,
необходимые для последующего изучения таких дисциплин, как
«Механика грунтов», «Основания и фундаменты», «Строительные
конструкции» «Строительные материалы» и т.д.
6
1 Лабораторная работа
«Изучение основных породообразующих минералов»
1) Целью выполнения лабораторной работы является изучение
студентами основных физических свойств материалов и освоение
метода визуального определения важнейших породообразующих
минералов.
2) Принадлежности и пособия: раздаточные коллекции образцов
минералов (сера, графит, пирит, флюорит, галит, гематит, лимонит,
кварц, халцедон, кальцит, доломит, ангидрит, гипс, роговая обманка,
мусковит, биотит, монтмориллонит, каолинит, лабрадор, ортоклаз),
фарфоровые и стеклянные пластинки, 10%-й раствор соляной кислоты
(HCl).
3) Задание: описать физико-механические свойства минералов
раздаточной коллекции и с помощью определителя (таблица 1 [1])
найти их название. Описание признаков минералов дать в форме
таблицы 1.
1.1 Общие сведения
Для успешного выполнения работы необходимо усвоить
классификацию породообразующих минералов по их химическому
составу, физико-механическим свойствам и знать важнейшие
диагностические свойства минералов.
1.1.1 Классификация породообразующих минералов по
химическому составу. По химическому составу породообразующие
минералы классифицируются на:
- самородные элементы;
- сульфиды;
- галогениды;
- окислы и гидроокислы;
- силикаты и алюмосиликаты;
- бораты;
- карбонаты;
- нитраты;
- фосфаты;
- сульфаты;
- молибдаты и вольфраматы.
7
1.1.2 Основные физико-механические свойства породообразующих минералов. К основным физико-механическим
свойствам породо-образующих минералов относятся:
-твёрдость – степень сопротивляемости минерала механическому воздействию. В таблице А.1 приведён перечень стандартных
эталонов относительной твёрдости по шкале Мооса с приближённой
(полевой) оценкой твёрдости. В этой шкале последующий минерал
царапает предыдущий. Относительная твёрдость минералов
соответствует порядковому номеру по шкале твёрдости. В полевых
условиях без наличия шкалы твёрдости используют приближённую
оценку твёрдости с помощью: ногтя (твёрдость 2,5), бронзовой
монеты (твёрдость 3), железного гвоздя (твёрдость 4), стекла
(твёрдость 5), острие ножа (твёрдость 6);
- спайность – способность минерала раскалываться или
расщепляться с образованием правильных блестящих поверхностей,
называемых плоскостями спайности. Наличие таких плоскостей
характеризует их более или менее совершенную спайность. Спайность
– свойство лишь кристаллических минералов. Она отображает силу
сцепления между ионами в структуре кристалла. По степени
совершенства образующих плоскостей и по их количеству выделяют
несколько видов спайности:
а) весьма совершенная спайность – минерал легко расщепляется
в одном направлении и образует чёткую плоскость спайности (слюда,
графит).
б) совершенная спайность – минерал при ударе раскалывается
на обломки, ограниченные плоскостями спайности в нескольких
направлениях (в 3-х направлениях – галит, кальцит и др., в 2-х
направлениях – полевые шпаты, роговая обманка и др.)
в) несовершенная спайность – плоскости спайности
обнаруживаются с трудом, преобладают поверхности излома (апатит,
сера, кварц, пирит и др.)
- излом – способность минерала образовывать неровную
поверхность при отколе. Выделяют раковистый, занозистый,
землистый, ступенчатый, зернистый изломы;
- блеск – способность минерала отражать свет, падающий на его
поверхность. Различают следующие разновидности блеска:
а) металлический – похож на блеск со свежим изломом металла;
б) полуметаллический;
в) неметаллический (стеклянный, перламутровый, шелковый,
жирный, восковой, матовый или тусклый);
8
- прозрачность – способность минерала пропускать свет и
другие излучения. Прозрачность определяется в тонких пластинах. По
прозрачности различают минералы:
а) прозрачные (мусковит, кальцит, горный хрусталь, галит и др.)
б) полупрозрачные (кварц и др.)
в) непрозрачные (роговая обманка, графит, рудные материалы –
пирит, галенит и др.);
- цвет – окраска минерала в образце (куске). Различают
собственный или постоянный, цвет, зависящий от химического
состава и ложный цвет, обусловленный примесями, световым
воздействием и др. Руководящим признаком может быть только
собственный цвет. Некоторые минералы определяются и по цвету:
хлорит – всегда зелёный, альбит – белый, рубин – красный, сера –
жёлтая.
- цвет черты – цвет минерала в порошке. Этот признак
определяется по черте, оставляемой минералом на матовой
поверхности фарфоровой пластинки. Например, гематит оставляет
вишнёвую или тёмно-коричневую черту, лимонит – жёлтую, пирит –
зеленовато-чёрную.
Реакция с соляной кислотой под действием её 10% раствора.
«Вскипание» свидетельствует о наличии карбонатных солей. Кальцит
«вскипает» бурно; доломит и магнезит реагирует интенсивно, будучи
размельченными в порошок.
- вкус - вкусовые свойства – солёность, горьковатость –
характерны для минералов, хорошо растворимых в воде (галит NaCl,
сильвин KCl).
- запах - запахом обладают фосфаты и сульфиды при трении
минералов друг о друга.
1.2 Порядок выполнения работы
1) По визуально выраженным признакам в данных образцах
отмечаются цвет, излом, спайность и блеск.
2) Определение твердости данных минералов производится по
шкале Мооса. С этой целью необходимо:
а) ровную поверхность образца поцарапать ногтем; если образец
не царапается, то твердость его больше 2,5;
б) попробовать, царапает ли образец стекло; если нет, то
твердость его меньше 5; если да – больше 5.
Дальнейшие определения твердости ведутся с помощью
эталонных минералов. Минералы средней твердости (3-4) необходимо
9
проверить на реакцию с 10%-ым раствором соляной кислоты (HCl),
капая на минерал не более одной - двух капель реактива.
3) Прочие признаки минерала определяются по предлагаемой
форме : определяется принадлежность минерала к классу или группе,
определяется его название, записывается химическая формула,
отмечается степень устойчивости к выветриванию и растворимости,
перечисляются породы, в состав которых данный минерал входит как
обязательный.
Полученные данные вносятся в таблицу 1.
Класс и группа
Название
минерала,
химический
состав
Твердость
Спайность
Блеск
Цвет
Черта (цвет)
Относительная
устойчивость к
выветриванию,
растворимость
Диагностические
признаки
В составе каких
пород
распространен
Таблица 1 – Физико-механические свойства минералов
1
4
5
6
7
8
9
10
2
3
1.3 Вопросы для самоконтроля
1 Что называется минералом?
2 Чем отличается кварц от ортоклаза?
3 Назовите минералы: мягкие, средней твердости и твердые.
4 Как отличить кальцит от доломита?
5 К какому классу относится большинство минералов магматического происхождения?
6 Как отличить гипс от ангидрита?
7 Чем отличается лабрадор от роговой обманки?
8 Назовите минералы с весьма совершенной спайностью.
2 Лабораторная работа
«Изучение главнейших магматических горных пород»
1) Целью выполнения лабораторной работы является
знакомство студентов с внешними визуальными признаками
коллекций горных пород, установление генезиса и названия
контрольных образцов магматических горных пород.
2) Принадлежности и пособия: раздаточные коллекции образцов
магматических горных пород (перматит, гранит, липарит, сиенит,
10
трахит, диорит, андезит, порфирит, габбро, базальт, диабаз,
перидотит, туф, обсидиан, пемза).
3) Задание: определить структурно-текстурные признаки и
минеральный состав пород раздаточной коллекции и с помощью
определителя найти их название. Описание признаков минералов дать
в форме таблицы 2.
2.1 Общие сведения
Горные породы – это минеральные агрегаты, сложенные реже из
одного, а чаще из нескольких минералов. Они образуют
самостоятельные тела, занимающие значительные участки земной
коры. Всего известно более 1000 видов горных пород, которые по
генезису (условиям образования) делятся на три типа: магматические,
осадочные и метаморфические. В основу определения горных пород
положены диагностические признаки: структура, текстура и
минеральный состав.
Структура – особенности внутреннего строения породы,
обусловленные формой и величиной минеральных зерен минералов,
обломков и их частиц.
Текстура – характеризует пространственное расположение
зерен или частиц, придающее породе слоистый, гнездовой или другой
вид.
Минеральный
состав
–
определяет
качественную
характеристику горной породы.
Магматические горные породы образовались при застывании
огненно-жидкого силикатного расплава в недрах земли или на ее
поверхности.
2.1.1 Классификация магматических горных пород по
условиям образования. По условиям образования магматические
горные породы классифицируются на:
- интрузивные (глубинные) – расплавленная магма медленно
застывает на глубине. Форма залегания таких пород – массивная.
- эффузивные (излившиеся) – магма в виде лавы достигает
поверхности и быстро застывает; форма залегания таких пород –
покров, поток.
2.1.2 Классификация магматических горных пород по
структуре. По структуре магматические горные породы
классифицируются на:
- полнокристаллические (яснозернистые) – кристаллы
минералов хорошо различимы; этот вид структуры характерен для
интрузивных (глубинных) пород;
11
порфированые
(вкрапленные)
–
в
мелкой
или
неполнокристаллической, иногда со стеклом, массе как бы плавают
крупные кристаллы; характерна для эффузивных (излившихся пород);
- стекловатая (аморфная) – основная масса породы
нераскристализованна (излом битого стекла); характерна для
вулканических выбросов.
По размерам составных частей структуры могут быть
крупнозернистыми - > 5 мм; среднезернистыми – от 2 до 5 мм;
мелкозернистыми – от 0,2 до 2 мм; скрытокристаллическими –
кристаллы различимы только под микроскопом.
2.1.3 Классификация магматических горных пород по
текстуре. По текстуре магматические горные породы делятся на:
- компактные – характерный признак для интрузивных и
некоторых эффузивных пород;
- пористые – характерный признак только для некоторых
эффузивных пород; если поры крупные, то породу называют
шлаковой.
2.1.4 Классификация магматических горных пород по
минеральному составу. Минеральный состав зависит от химического
состава исходной магмы. По содержанию SiO2 выделяют породы
кислого, среднего, основного и ультраосновного состава таблица Б.1.
В составе кислых пород преобладают светлые минералы – кварц,
ортоклаз. В средних породах, помимо серых минералов, присутствуют
и темноцветные (10 – 25%), что придает им Светло-пеструю окраску,
В основных породах цветных минералов содержится до 50 %, поэтому
они имеют темную окраску. Ультраосновные породы содержат только
темные минералы.
2.2 Порядок выполнения работы
1) Определяются структурно-текстурные признаки, по которым
устанавливаются условия образования породы (генезис), т.е.
положение породы по горизонтали таблицы Б.1
2) Определяется окраска и приблизительный набор минералов,
что позволяет найти положение искомой породы по вертикали
таблицы Б.1. На пересечении горизонтальной строки и вертикального
ряда находится название породы.
Результаты работы оформить в виде таблицы 2.
12
Таблица 2 – Определение названий магматических пород
Описание породы
(структура, текстура, Название
Условия
Форма залегания
минеральный состав,
породы
образования
в земной коре
окраска)
1
2
3
4
2.3 Вопросы для самоконтроля
1 Что называется горной породой?
2 Какие структуры характерны для интрузивных пород?
3 Какие структуры характерны для эффузивных пород?
4 Назовите текстуры магматических пород.
5 В состав каких пород входят кварц, ортоклаз, слюда, роговая
обманка?
6 Какая окраска характерна для средних магматических пород?
7 Какого происхождения трахит и диорит?
8 Для каких пород характерен набор минералов: лабрадор,
авгит, роговая обманка?
9 Каковы отличительные особенности основных пород?
10 Назовите излившиеся аналоги гранита, сиенита, диорита,
габбро.
3 Лабораторная работа
«Изучение главнейших осадочных горных пород»
1) Целью выполнения лабораторной работы является
знакомство студентов с внешними визуальными признаками
коллекций горных пород, установление генезиса и названия
контрольных образцов осадочных горных пород.
2) Принадлежности и пособия: раздаточные коллекции образцов
осадочных горных пород (брекчия известняковая, конгломерат,
песчаник, глина, алевролит, галит, гипс, ангидрит, доломит, магнезит,
известняк мраморизованный, ,известняк битуминозный, известняк
нуммулитовый, известняк ракушечный, мел, мергель, опока ).
3) Задание: определить характерные признаки и минеральный
состав пород раздаточной коллекции и с помощью определителя
найти их название. Описание признаков минералов дать в форме
таблицы 3.
13
3.1 Общие сведения
Осадочные породы образуются на поверхности земли в
результате накопления различных минеральных веществ на дне
морей, океанов, в озерах, реках, болотах, на суше и т.д.
Отличительными признаками осадочных пород являются:
слоистость – чередование слоев различного состава, цвета, сложения и
мощности, пористость, наличие ископаемых органических осадков
животного и химического происхождения, меньшая прочность по
сравнению с магматическими породами. Форма залегания осадочных
горных пород – слой, пласт, линза и др.
3.1.1 Классификация осадочных пород в зависимости от
места накопления осадков. В зависимости от того, где происходит
накопления осадков, горные породы по происхождению делятся на:
- морские;
- континентальные.
3.1.2 Классификация по способу накопления и характеру
исходного вещества осадков. По способу накопления и характеру
исходного вещества осадочные породы разделяют на группы:
-обломочные
– состоят из совокупности обломков
разнообразных пород и минералов. В основу их классификации
положены размеры обломков, их форма, наличие или отсутствие
цементации (таблица В.1);
- глинистые – состоят из смеси трех фракций: песчаной,
пылеватой и глинистой. По содержанию последней они делятся на
глину – 30%, суглинок – 10 – 30%, супесь - 3 -10%.Глинистая
фракция определяет такие свойства пород, как изменение объема и
прочности при увлажнении, пластичность и др. По минеральному
составу глинистые породы могут быть мономинеральными
(каолинитовые,
монтмориллонитовые
и
др.),
но
чаще
полиминеральными.
Наибольшей
набухаемостью
обладают
монтмориллонитовые глины;
- химические и органогенные – имеют смешанное
происхождение, кристалически-зернистые и органогенные структуры.
Их свойства зависят в основном от их химического состава.
Характерная особенность большинства из них – растворимость в воде.
В природе существуют также промежуточные разновидности,
которые относятся к породам смешанного происхождения.
Схематическая классификация пород приведена в таблице В.2.
14
3.1.3 Классификация осадочных горных пород по структуре.
По структуре осадочные горные породы делят на:
- обломочные – в зависимости от размера обломков
подразделяются на виды от тонкообломочных до крупнообломочных;
- зернистые;
- органогенные.
3.1.4 Классификация осадочных горных пород по текстуре.
По характеру взаимного расположения частиц осадочные горные
породы имеют следующие текстуры:
- беспорядочная;
- пористая;
- кавернозная;
- слоистая;
- полосчатая.
Слоистая и полосчатая текстуры обычно хорошо выделяется в
пластах или толщах пород.
3.1.5 Классификация осадочных горных пород по
минеральному составу. Минеральный состав осадочных горных
пород разнообразен. В обломочных породах наиболее распространены
кварц, полевые шпаты, слюды. В химических и органогенных –
карбонаты (кальцит, доломит), сульфаты (гипс, ангидрит), галоиды,
окислы, гидроокислы и глинистые минералы.
3.2 Порядок выполнения работы
1) Визуально определяются структурно-текстурные признаки и
устанавливается генетическая группа породы.
2) Визуально определяются минеральный состав и окраска
породы.
3) Определяются названия пород при помощи таблиц В.1 и В.2.
Результаты определений заносятся в таблицу 3.
Таблица 3– Определение названий осадочных пород
Другие
Минеральный
Условия
Название
Структура
характерные
состав
образования породы
признаки
1
2
3
4
5
15
3.3 Вопросы для самоконтроля
1 На какие группы по способу образования подразделяются
осадочные породы?
2 Каковы отличительные признаки осадочных пород?
3 Какие структуры характерны для осадочных пород?
Приведите примеры.
4 Какие минералы преобладают в обломочных породах?
5 Какие минералы преобладают в химических и органогенных
породах?
6 Что положено в основу классификации обломочных пород?
7 Как влияет минеральный состав осадочных пород на
устойчивость их в зоне выветривания?
8
Как
классифицируются
глинистые
породы
по
гранулометрическому составу?
9 Какие минералы встречаются в глинистых породах?
10
Чем
отличается
монтмориллонитовая
глина
от
каолинитовой?
11 Чем отличается гипс от известняка?
4 Лабораторная работа
«Изучение главнейших метаморфических горных пород»
1) Целью выполнения лабораторной работы является
знакомство студентов с внешними визуальными признаками
коллекций пород, установление генезиса и названия контрольных
образцов метаморфических горных пород
2) Принадлежности и пособия: раздаточные коллекции образцов
осадочных горных пород (кварцит, мрамор, гнейс, глинистый сланец,
кварц-хлорито-серициловый сланец).
3) Задание: определить отличительные признаки и минеральный
состав пород раздаточной коллекции и с помощью определителя
найти их название. Описание признаков минералов дать в форме
таблицы 4.
4.1 Общие сведения
Метаморфические горные породы образуются в результате
преобразования осадочных и магматических пород под действием
больших давлений и температур. Основными диагностическими
признаками метаморфических горных пород являются: текстура,
16
структура и минеральный состав. Схематическая классификация
пород приведена в таблице Г.1.
4.1.1 Классификация метаморфических горных пород по
структуре. По структуре метаморфические горные породы обычно
бывают мелкокристаллическими, редко – скрытокристаллическими
(роговики).
4.1.2 Классификация метаморфических горных пород по
текстуре. По характеру взаимного расположения частиц осадочные
горные породы имеют следующие текстуры:
- компактная (плотная);
- сланцеватая;
- полосчатая;
4.1.3 Классификация метаморфических горных пород по
минеральному
составу.
Минеральный
состав
осадочных
метаморфических горных пород разнообразен и характеризуется
присутствием таких минералов как тальк, серпентин, серицит, гранат,
а также кварц, полевые шпаты, роговая обманка, слюды; в некоторых
случаях кальцит, реже – доломит (например, мрамор).
4.2 Порядок выполнения работы
1) Визуально определяются структурно-текстурные признаки
породы.
2) Визуально определяются минеральный состав и окраска
породы.
3) Определяются названия пород при помощи таблиц А.5.
Результаты определений заносятся в таблицу 3.3.1
Таблица 4 – Определение названий осадочных пород
Другие
Минеральный
Условия
Название
Структура
характерные
состав
образования породы
признаки
1
2
3
4
5
4.3 Вопросы для самоконтроля
1 На какие группы по способу образования подразделяются
осадочные породы?
2 Каковы отличительные признаки осадочных пород?
3 Какие структуры характерны для осадочных пород?
4 Какие минералы преобладают в обломочных породах?
17
5 Какие минералы преобладают в химических и органогенных
породах?
6 Что положено в основу классификации обломочных пород?
7 Как влияет минеральный состав осадочных пород на
устойчивость их в зоне выветривания?
8
Как
классифицируются
глинистые
породы
по
гранулометрическому составу?
9 Какие минералы встречаются в глинистых породах?
10
Чем
отличается
монтмориллонитовая
глина
от
каолинитовой?
11 Чем отличается гипс от известняка?
5 Лабораторная работа
«Геологическая карта и построение геологического разреза
по данным буровых скважин»
1) Целью выполнения лабораторной работы является
знакомство студентов с видами геологических карт и разрезов,
грамотным использованием геологической информации как в
проектировании, так и на строительной площадке.
2) Принадлежности и пособия: чертежные принадлежности,
цветные карандаши, лист миллиметровой бумаги формата А3.
3) Задание: выполнить геологический разрез участка местности
по заданным исходным данным (таблицы Д.1 и Д.2).
5.1 Общие сведения
5.1.1 Геологические карты. Геологические карты показывают
границы распространения различных горных пород того или иного
возраста, обнаженных на поверхности земли и представляют собой
прямоугольную проекцию выходов пород на горизонтальную
плоскость. С помощью геологических карт по форме линий,
ограничивающих площади выходов земную поверхность, можно
судить об условиях залегания пород и их простирании. Чем сложнее
геологическое строение района, тем сложнее формы линий на карте,
Строятся геологические карты на топографической основе
соответствующего масштаба.
Созданию геологических карт предшествует большой объем
работ по геологической съемке и картированию. Каждая
геологическая карта сопровождается геологическим разрезом,
стратиграфической колонкой и перечнем условных обозначений,
18
называемых легендой. Цвет на карте обозначает возраст пород
осадочного происхождения и состав магматических пород, индексы
(буквенные и цифровые) показывают возраст и генезис, штриховка
показывает литологический состав пород.
Геологические карты могут быть различного типа. Собственно
геологическая карта показывает отложения коренных (до
четвертичного периода) пород. Карта четвертичных отложений
отражает распространение генетических типов четвертичных пород.
Гидрогеологическая карта характеризует подземные воды в
конкретных геологических условиях. Инженерно-геологические
карты – это комплект карт, характеризующих геологические,
гидрогеологические условия, современные геологические процессы и
свойства горных пород.
По масштабу для различного вида строительства составляются
следующие виды инженерно-геологических карт:
- мелкомасштабные (1:500000 и мельче), обзорные – для общего
планирования, размещения всех видов строительства;
- среднемасштабные (от 1:200000 до 1:100000), региональные –
для начальной стадии проектирования различных сооружений;
- крупномасштабные (1:10000 и крупнее), детальные – для
проектирования конкретных видов строительства. На детальных
инженерно-геологических картах отражаются те особенности
геологических и гидрогеологических условий, которые определяют
пригодность территории для строительства того или иного
сооружения.
5.1.2 Построение геологического разреза по данным буровых
скважин. Данные буровых скважин, нанесенные на инженерногеологическую карту с помощью построения разреза, позволяют
установить последовательность залегания пород по вертикали,
изменение их мощности, состава, Физико-механических свойств и
определить уровень подземных вод в момент прохождения скважин.
Следовательно, геологический разрез – это графическое изображение
вертикального строения местности. Масштаб разрезов различный. В
инженерной
геологии
вертикальный
масштаб
превышает
горизонтальный
5.2 Порядок выполнения работы
Для выполнения геологического разреза используются
исходные данные, приведенные в таблицах Д.1 и Д.2.
1) Построение геологического разреза начинается с нанесения
скважин.
19
Для этого по оси ординат с левой стороны листа миллиметровки
в заданном масштабе наносят абсолютные отметки, имеющиеся в
пределах выполняемого задания (глубина разреза подсчитывается по
абсолютным отметкам устья и забоя наиболее глубокой скважины).
По оси абсцисс от вертикального масштаба отмечают
расстояния между скважинами в заданном горизонтальном масштабе
(необходимо подсчитать общее расстояние между скважинами, чтобы
разместить на листе весь выполняемый разрез). Затем на
горизонтальной оси наносятся места расположения скважин с
абсолютной отметкой устья и вертикальными толстыми линиями
проводятся оси на всю глубину до забоя, ограничивая последний
горизонтальным штрихом.
Справа показывают отметку забоя. Соединив абсолютные
отметки устья скважин, проводят линию рельефа по всем участкам
разреза.
2) Определяются мощности, состав и возраст слоев пород.
На проведенных осевых линиях скважин указывают отметки
подошвы каждого слоя, литологический состав и геологический
индекс. Для этого от абсолютной отметки устья скважин вычитают
мощность первого слоя данной скважины, из отметки подошвы
первого слоя вычитают мощность второго слоя и т.д. Для обозначения
состава и возраста выделенных слоев используют стратиграфическую
колонку.
3) Определяются литологические границы слоев пород.
Литологические границы каждого слоя соединяют толстыми
линиями через все скважины, литологический состав пород
изображают условными обозначениями – соответствующей
штриховкой. Геологический индекс указывают один раз в пределах
пласта. Заканчивают разрез горизонтальной линией, которая
проводится ниже забоя самой глубокой скважины.
4) Определяется уровень грунтовых вод.
На вертикальной оси скважин цветным карандашом наносят
абсолютные отметки уровней грунтовых вод и соединяют их
пунктирной линией. Под разрезом помечают условные обозначения в
строгой возрастной последовательности от самых молодых к более
древним.
5.3 Вопросы для самоконтроля
1 Что такое геологическая карта?
2 Какие условные обозначения применяются на геологических
картах?
20
3 Назовите типы геологических карт.
4 Для каких целей составляются геологические карты?
5 В каких масштабах составляются геологические карты?
6 Что называется геологическим разрезом?
7 Какие данные необходимы для построения геологического
разреза?
21
Литература
1 Павлинов В.Н., Михайлов А.Е. и др. Пособие к лабораторным
занятиям по общей геологии. – М.: Недра, 1988. – 149 с.
2 Чернышев С.Н., Ревелис И.Л., Чумаченко А.Н. Задачи и
упражнения по инженерной геологии. – М.: Высшая школа, 1984. –
176с
3 Белый. Л.Д. Инженерная геология. - М.:Высшая школа, 1985. –
231с.
4 Белый Л.Д. Руководство к лабораторным и практическим
занятиям по курсу инженерной геологии. – М.: МИСИ, 1982. – 33 с.
5 Мамаева С.А. Методические указания к выполнению
лабораторной
работы
«Геологическая
карта,
составление
геологического разреза по данным буровых скважин». – Павлодар.:
ПИИ, 1986. – 9 с.
6 Мамаева С.А., Бондаренко А.М. Изучение основных породообразующих минералов по образцам: методические указания к
выполнению лабораторной работы. – Павлодар.: ПИИ, 1986. – 6 с.
7 Мамаева С.А., Бондаренко А.М. Изучение горных пород:
методические указания к выполнению лабораторной работы. –
Павлодар.: ПИИ, 1986. – 12 с.
22
23
Приложение А
(рекомендуемое)
Таблица А.1 – Классификация минералов по твердости (шкала Мооса)
Наименование
Твёрдость
Приближённая (полевая) твёрдость минералов
минералов
тальк
1
мягкие - чертятся ногтем
гипс
2
кальцит
3
флюорит
4
средние - царапаются стальным ножом
апатит
5
ортоклаз
6
кварц
7
твёрдые - не чертятся стальным ножом; царапают стекло - кварц, топаз,
топаз
8
корунд; режет стекло – алмаз.
корунд
9
алмаз
10
Приложение Б
(рекомендуемое)
Таблица Б.1 – Классификация магматических пород
Полевошпатовые
ортоклазовые
плагиоклазовые
Безполевошпатовые,
Условия
состоящие из
кварц,
Структура, текстура
слюда,
слюда,
авгит,
образования
оливина, пироксена,
слюда,
роговая
роговая
роговая
амфибола
роговая
обманка
обманка обманка
обманка
полнокристаллические
интрузивные
пироксенит,
(яснозернистые),
гранит
сиенит
диорит
габбро
(глубинные)
перидотит
компактные
порфированая,
кварцевый ортоклазовый
порфирит диабаз
пикриты
компактная
порфир
порфир
порфированая,
липарит
трахит
андезит
базальт
авгиты
пористая
эффузивные
(излившиеся)
стекловатая,
вулканические стекла
компактная
обломочная,
вулканические туфы, туфоконгломераты, пепел
пористая
химический состав по
кислые
средние
основные
ультраосновные
содержанию SiO2
> 65%
53 – 65%
40 – 52%
< 40%
зеленовато-серые,
темно-серые до
беловато-серые, розовые,
различия в цвете пород
пестрые, но без
черных с зеленым
буровато-красные
красных оттенков
оттенком
Приложение В
(рекомендуемое)
Таблица В.1 – Классификация обломочных пород
Наименование породы
Размер
несцементированные
сцементированные
Структура
обломков,
угловатые окатанные угловатые
окатанные
мм
обломки
обломки
обломки
обломки
> 100
глыбы
валуны
крупнообломочная <100 – >10
щебень
галечник
бракчия
конгломерат
>2 - <10
дресва
гравий
гравелит
пески:
песчаники:
2–1
грубозернистые
грубозернистые
песчаная
1 – 0,5
крупнозернистые
крупнозернистые
(среднеобломочная) 0,5 - 0,25
среднезернистые
среднезернистые
0,25 – 0,1
мелкозернистые
мелкозернистые
0,1 – 0,05
тонкозернистые
тонкозернистые
Растирание породы
на пальцах
ощущается
шероховатость
зерен
пылеватая
(мелкообломочная)
0,05-0,005
алеврит
лесс
алевролит
ощущается
слабая
шероховатость,
в сухом состоянии
пачкают руки
перлитовая
(тонкообломочная)
<0,005
глина
аргиллит
жирная на ощупь
Продолжение приложения В
Таблица В.2 – Классификация пород химического и органического происхождения
Способы образования
Химическая
Основные
Растворимость
группа
минералы
в воде
химические
органогенные
известняки:
известняки:
оолитовые
ракушечные
туфовые
коралловые
кальцит
карбонатные
слаборастворимые
перекристаллизованные
мел
доломит
мергелиты
доломиты
опал
гейзерит
диатомит
кремнистые
не растворимые
халцедон
трепел
опока
гипс
гипс
сульфатные
среднерастворимые
ангидрит
ангидрит
галит
каменная соль
галоидные
сильнорастворимые
сильвинит
калийная соль
торф, угли,
углеродистые
горячие сланцы,
не растворимые
(каустобиолиты)
асфальт,
озокерит
фосфатные
апатит
не растворимые
фосфориты
гематит
железистые
не растворимые
бурые железняки
лимонит
Приложение Г
(рекомендуемое)
Таблица Г.1 – Классификация метаморфических пород
Наименование
Текстура
Основные минералы Исходные породы
породы
полосчатая
гнейсы
кварц, полевые
шпаты, слюда
тальковые
сланцы
тальк
сланцеватая
компактная
(плотная)
глинистый сланец,
гранит
глина
глинистые
сланцы
гидрослюда, хлорит,
кварц, полевые
шпаты
мрамор
кальцит, реже
доломит
известняки
кварцит
кварц
песчаник
Характерные признаки
структура кристаллическизернистая, ярковыраженная,
чередование светлых и темных
полос
чешуйчатые или листоватые
массы талька, жирные на
ощупь, светло-зеленые,
царапаются ногтем
листовые породы, минералы на
глаз не различимы, серого и
темно-серого цвета, содержит
органическое углистое
вещество
ясно выраженная
кристаллическая структура,
вскипает с HCl, цвет различный,
чаще белый, чертится ножом
мелкозернистая плотная порода,
отдельные кристаллы не всегда
различимы, царапает стекло
Приложение Д
(рекомендуемое)
№ скважины
Таблица Д.1 – Исходные данные к заданию
Расстояние
до
следующей
скважины,
м
2
0
Абсолютная
отметка
устья
скважины, м
Абсолютная
отметка забоя
скважины, м
Абсолютная
отметка
уровня
грунтовых
вод, м
Номер слоя
Мощность слоя, м
Варианты
1
2
1
2
1
2
224,2 220,1 201,8 200,0 223,0 219,5 -
1
1
0
2
250
275 223,0 220,0 202,0 198,0 222,0 219,2
3
200
200 214,3 210,8 200,0 200,5
4
300
300 232,3 232,1 208,0 208,0 225,5 223,2
5
400
300 234,5 235,5 210,0 210,8 229,0 224,5
6
400
450 238,0 240,0 212,5 212,0 233,0 229,5
7
400
350 240,5 239,0 212,2 201,5 236,0 232,5
8
350
450 245,0 244,5 207,5 195,5 237,0 234,0
-
-
1
2
4,1
2
4,0
6
14
6
12
6
8,3
1
2
6
5,8 8,4
7,6
1
2
6
5,7 10,6
3,2
1
2
3
5
6
2,2 1,8 1,9 11,9 4,7
1
3
4
5
6
2,3 4,2 1,5 10,5 5,8
1
3
4
5
6
5,7 4,8 3,4 9,9 9,0
2
7
4,3
7
5,0
7
6,0
7
2,5
7
5,0
7
3,0
7
4,0
7
5,7
6
7
10
6,2
6
7
10,5 8,5
6
7
6,8 3,5
1
2
6
7
7,6 6,3
7,7 2,5
1
2
6
7
8,7 3,3
9,7 3,0
1
2
6
7
6,8 15,2
4,0 2,0
1
2
3
5
6
7
4,0 1,0 3,8 11,0 12,4 5,3
1
3
5
6
7
7,7
5,6 10,9 4,8 20,0
-
2
3,9
2
3,0
-
-
Таблица Д.2 – Стратиграфическая колонка
Условные
Эра
Период
Индекс
обозначения
четвертичный
Мощность
слоя, м
QІІІ - QІV
2,2 – 8,7
QІІІ
1,0 – 15,2
QІІІ
1,9 – 5,6
N2
1,5 – 3,4
N1-2
N1
P
9,9 – 11,9
3,2 – 14,0
до 20
кайнозойская
неогеновый
палеогеновый
Таблица Д.3 – Цветовые обозначения магматических горных пород
Породы
Состав
кислые
щелочные
интрузивные
средние
основные
ультраосновные
кислые
новейшие эффузивные
средние и основные
Описание пород
супесь
светло-коричневая
песок с гравием
суглинок
светло-коричневый
песок мелкозернистый,
слюдянистый
глина красно-бурая
глина зеленовато-серая
песчаник серый
Цвет
красный
красновато-оранжевый
зеленый
синий
фиолетовый
оранжевый
зеленый
№
слоя
1
2
3
4
5
6
7
Таблица Д.4 – Условные обозначения горных пород
Условное
Условное
Порода
Порода
обозначение
обозначение
1
пески
6
известняки
2
песчаники
7
доломиты
3
галечники
8
глины
4
конгломераты
9
мергели
5
кремнистые породы 10
лавы
Условное
обозначение
11
12
13
14
15
Порода
туфы
лавы
туфы
лавы
туфы
*10 – 11 – породы кислого состава; 12 – 13 – породы среднего состава; 14 – 15 – породы основного состава.