Курс лекций по инженерной геологии (стр. 42 )

При определении крупнообломочных пород следует учитывать:

размеры обломков, пределы колебаний их диаметров и преобладающий размер; форму обломков; состав обломков; в случае сцементированных пород необходимо также отмечать состав цемента, прочность и плотность цементации.

Среднеобломочные (псаммитовые) породы. К среднеобломочным породам относятся пески и песчаники. Первые — рыхлые с размером зерен от 2 до 0,05 мм, вторые— той же величины обломки, сцементированные между собой. В зависимости от величины обломков пески и песчаники разделяют на грубозернистые (1—2 мм), крупнозернистые (0,5—I мм), среднезернистые (0,25—0,5 мм), мелкозернистые (0,1—025, мм) и тонкозернистые (0,05—0,1 мм). По составу пески чаще кварцевые (кварц — наиболее устойчивый минерал). К кварцевым зернам могут примешиваться зерна полевых шпатов, слюды, глауконита, кальцита, магнетита, окиси железа и др. В случае преобладания в породе одного из вышеуказанных минералов название песка дается по этому минералу. Например, песок глауконитовый, полевошпатовый. Пески и песчаники по числу минералов, входящих в них, разделяются на:

мономинеральные (состоящие из одного минерала — глауконитовые, кварцевые), олигомиктовые (состоящие из двух минералов, например слюдисто-глауконитовые глауконито-кварцевые) полимиктовые, состоящие из нескольких минералов (например, аркозо-вые пески — из полевых шпатов, кварца и слюды).

Песчаники в зависимости от состава цемента могут называться железистыми, известковистыми, кремнистыми, глинистами и др. Кремнистые песчаники, состоящие из кварцевых, зерен, являются самыми крепкими. Глинистые песчаники (содержащие в цементе преимущественно глинистые вещества) мягкие легко размокают, распадаются при морозе. У глауконитовых песчаников цемент или нацело состоит из минерала глауконита, или с примесями известковистых и глинистых частиц. Известковистые песчаники в качестве цементирующего вещества имеют карбонаты кальция, нередко с примесями доломита. Чем лучше цемент раскристаллизован, тем крепче песчаник. Разнородные грубозернистые песчаники сложного состава, содержащие обломки некоторых основных, чаще эффузивных, пород, называются граувакками. Удельный вес песков 2,62—2,80. Пористость песков в рыхлом состоянии от 27% до 62%. Цвет песков и песчаников, зависит от цвета преобладающих обломков и от цвета цементирующего вещества (окислы железа окрашивают их в охристо-желтые цвета). Определяются пески и песчаники таким же путем, как и крупнообломочные породы. Пески по происхождению могут быть озерными, морскими, речными, ветровыми и водно-ледниковыми. К пескам и песчаникам бывают приурочены богатые россыпные месторождения золота, платины, магнетита, алмаза. Кварцевые пески и песчаники широко применяются в стекольной, абразивной, керамической и металлургической промышленности. Пески и песчаники широко используются также для строительных целей. Месторождения чистых кварцевых песков  имеются под Ленинградом, в Донбассе, под Москвой и других местах.

Мелкообломочные, или пылеватые (алевритовые), породы. Представителями пылевых пород (алевритов) являются лёссы, суглинки, супеси. Образование их связано с деятельностью ветра, временных и постоянно действующих потоков, плоскостного смыва на склонах и др.

Лёсс — светло-палевая или желто-серая однородная порода, состоящая главным образом из частиц кварца и извести размером 0,05—0,01 мм, с примесью глинистых частиц. Известь присутствует в породе как в виде мелких разнообразных по форме скоплений (известковых журавчиков — конкреций), так и в виде тонко рассеянной по всей породе массы, что легко обнаруживается по бурной реакции лёсса с соляной кислотой. На долю карбонатов приходится до 6—7% всей массы породы, на долю кварца — до 50—90% и на долю глинозема — 4—20%. Лёсс обладает высокой пористостью (на долю пустот приходится до 59% и более объема породы), причем поры в лёссовых массивах располагаются в основном вертикально. Лёсс легко растирается пальцами, образуя мучнистую массу. В воде лёсс быстро размокает, превращаясь в липкую грязь. Лёсс не слоист. Лёсс распространен на территории Украины, в республиках Средней Азии, в Северном Китае и др. Лёсс образуется эоловым и другими путями. Так, лёсс может сформироваться и из осадков, отложенных водой (под действием последующих почвообразовательных процессов). Лёссовые почвы, благодаря присутствию карбонатных солей очень плодородны. Лёсс служит сырьем для кирпичной и цементной промышленности.

Лёссовидные суглинки отличаются от лёссов тем, что в них, помимо пылеватых частиц (0,05—0,01 мм), содержится значительное количество более мелких частиц. Состав их близок к лёссу. Они слоисты (в них могут быть и прослои песков), иногда обладают большой пористостью. Встречаются разности, подобные лёссу — их мощность уменьшается при намокании. Лёссовидные суглинки самого различного происхождения широко развиты во многих районах и главным образом в республиках Средней Азии и на Украине.

Суглинки — пылеватые породы, содержащие до 20—30% глинистых и до 10—20% мелкопесчаных частиц. Они образуются в результате деятельности дождевых струй, рек, ледников. Суглинки ледникового происхождения не отсортированы, в них наряду с пылеватыми и глинистыми частицами содержатся более крупные обломки и даже валуны, поэтому они имеют особое название — валунные суглинки. Окаменевший валунный суглинок называют тиллитом.

Пылеватые породы, содержащие 10—20% глинистых частиц и до 25—20% песчаных, именуют супесями.

Сцементированные известковым, кремнистым или другим цементом алевритовые породы называются алевролитами. Они тонкослоисты, в воде не размокают.

2. Глинистые породы. Глинистые, или тонкодисперсные (пелитовые), породы состоят из обломков диаметром менее 0,01 мм, при этом до 30% обломков имеют диаметр менее 0,001 мм. К этой группе относится глина — весьма широко распространенная порода на поверхности Земли. Состоит она главным образом из частиц, являющихся продуктами химического разложения коренных пород, и в меньшей мере из частиц, образовавшихся при механическом разрушении других пород. Типичные минералы глин — каолинит и монтмориллонит. Кроме того, в глине имеются обломки гидрослюд, кварца, полевого шпата, слюд, иногда примеси гидроокислов железа, карбонатов, сульфатов и др. Цвет глины чаще серый, красно-бурый и желто-бурый, черный. В сухом состоянии глина землиста и растирается в порошок, во влажном — пластична и принимает придаваемую ей форму. При высыхании сделанный во влажном состоянии слепок не разрушается. На поверхности глины ноготь оставляет блестящую полосу. Пластичные глины, состоящие из каолинита, гидратов окиси алюминия и слюды, носят название огнеупорных глин (не плавятся до температуры 1700°С). Используются они для изготовления огнеупорных кирпичей. Глина, состоящая из каолинита, носит название каолина. В случае отсутствия посторонних примесей она обладает белым цветом. Глины из монтмориллонита называют бентонитовыми. Они высокодисперсны, благодаря чему используются для отбеливания тканей и очистки различных нефтепродуктов, вин, масел, шерсти. Плотные, сцементированные кремнеземом глинистые породы называются аргиллитами. Они раскалываются на слои и почти не размокают. Глины имеют широкое применение: тощие глины (содержащие примесь зерен кварца, халцедона, опала и окислов железа) применяются для изготовления кирпичей, черепицы, красок, портландцемента; жирные глины, содержащие большое количество каолинита пли нацело состоящие из него — каолиновые глины, являются ценным сырьем для фарфоровой промышленности. Крупные месторождения каолиновой глины имеются на Украине, в Западной Сибири, Восточном Казахстане и на Урале. Месторождения отбеливающих и омыляющих глин известны в Крыму (кил) и на Кавказе.

3. Химические и органогенные породы. Химические и органогенные породы в подавляющем большинстве своем образуются в водной среде. Первые — путем выпадения солей из растворов, вторые — в результате жизнедеятельности или скопления организмов. В процессе диагенеза они превращаются в горные породы биохимического и органогенного происхождения. Подавляющее большинство пород этой группы имеет смешанное биохимическое происхождение, поэтому мы и характеризуем их вместе.

Группы химических и органогенных пород обычно делятся на подгруппы по составу:

карбонатные, кремнистые, железистые, галоидные, сернокислые, алюминиевые, фосфатные породы.

Особо выделяются горючие породы, или каустобиолиты.

Карбонатные породы — самые распространенные из пород рассматриваемых подгрупп. Представлены они известняками, доломитами, мергелями, сидеритами, магнезитами и т. п.

Кремнистые породы могут быть и химического и органогенного происхождения. К характерным породам относятся диатомит, трепел, опока.

Железистые породы образуются в результате выветривания основных магматических и метаморфических пород, содержащих иногда до 2—3% железа. Иногда железо накапливается на месте, при соответствующих условиях переносится в растворенном виде в моря и озера, где и осаждается благодаря соприкосновению с морскими солеными водами или в результате деятельности бактерий. Наиболее распространенной железистой породой является лимонит — механическая смесь гидроокисла железа с песчаным или глинистым материалом. По внешнему виду это чаще всего бобовые (оолитовые) или натечные массы. Цвет его желтый, бурый.

Из галоидных пород наиболее распространена каменная соль, состоящая из минерала галита. Месторождения ее являются важной основой химической промышленности. Нередко слои каменной соли чередуются со слоями ангидрита.

Из группы сернокислых пород наиболее широко распространены гипс и ангидрит. Они образуются при выпадении из водных растворов. Выпадение происходит в замкнутых бассейнах (мелководных озерах, лагунах), где благодаря интенсивному испарению возникают перенасыщенные растворы. Установлено, что в осадок вначале выпадают труднорастворимые сульфаты — гипс, ангидрит, затем каменная соль и только при большей концентрации— сильвин и другие легкорастворимые галоидные и сернокислые соли калия и магния.