Классификация пород по физическим свойствам

Содержание 

Введение…………………………………………………………..2

1.Физические  свойства горных пород………………………….3

2.Классификация  горных пород………………………………...3

   2.1.Осадочные породы………………………………………...5

   2.2.Классификация осадочных горных  пород……………....6

3.Метаморфические………………………………………………7

4.Физические  свойства горных пород………………………….8

   4.1.Классификация физических свойств  горных пород…….9

         Таблица…………………………………………………....10

5.Классификация  горных пород по физическим  свойствам…11

Заключение……………………………………………………....15

Список литературы…..........................................................16

 

 
 
 

 

Введение

    Физика  горных пород – научное направление в системе горных наук, обеспечивающее внедрение в различные процессы горного производства достижений фундаментальных естественных наук. К физике горных пород относится комплекс прикладных научных дисциплин: горная геофизика, физика и химия пластов и залежей, физико-технические и химические свойства горных пород и горной массы, механика и устойчивость  массивов горных пород, управление свойствами и состоянием горного массива, физика взрыва, физика процессов разрушения и упрочнения пород, физико-химические методы горных работ и др.

    В физике горных пород выделяют понятия: породный массив, горные породы в массиве, разрыхлённые горные породы (горные массы), отдельные изолированные куски (образцы) горных пород и минеральные компоненты горных пород.

    Свойства  горных пород и процессы, происходящие в них, зависят от объёма горных пород; свойства массива обусловлены свойствами, расположением и взаимной связью образующих его пород, а свойства образца – свойствами, расположением и связью слагающих его минералов.

    Физика  горных пород – научная база безопасного ведения горных работ, долговременного и оперативного планирования всех видов горного производства; она ведёт исследования состояний и свойств объектов разработки горных пород и массивов, процессов, возникающих при различных воздействиях на объекты; находит закономерности проявлений этих свойств и др. По объектам исследований физика горных пород близка к геологическим наукам, а по методам исследования – к физике твёрдого тела, жидкостей и газов. В физике горных пород широко применяется аппарат теории вероятности и математической статистики, используются экспериментально установленные закономерности и корреляционные зависимости, а физические явления и процессы, происходящие в породах, часто описываются феноменологически. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Физические свойства горных пород

    Физические  свойства горных пород – внутренние, присущие данной горной породе особенности, обусловливающие её различие или общность с другими горными породами и проявляющиеся как ответная реакция горных пород на воздействие на неё внешних физических полей или сред. Численно каждое физические свойство горных пород оценивается размерным или безразмерным параметром (коэффициентом, показателем, характеристикой) – количественной мерой этого свойства. Физические параметры горных пород могут быть скалярными и тензорными.

    Широкий диапазон значений физических свойств  горных пород объясняется многообразием их минерального состава, строения, многофазностью, а также генезисом горных пород. Физические свойства горных пород, определённые стандартными методами с указанием состава горной породы и её строения, представляют собой стандартные справочные данные (ССД) о горных породах. В соответствии с классификацией, принятой в физике горных пород, основными группами физических свойств в зависимости от вида внешнего физического поля считаются: плотностные, механические, тепловые, электрические, магнитные, волновые, радиационные, гидрогазодинамические. С целью сопоставления разных горных пород, их совместного рассмотрения и анализа выделено 12 основных независимых базовых физических параметров (табл.), которые позволяют вычислить все другие параметры горных пород. Базовые физические параметры любой горной породы могут быть представлены в виде унифицированной цифровой записи, которая представляет собой паспорт горных пород по физическим свойствам. Базовые физические параметры – общий фундамент для изучения всех горных пород, поэтому их определение обязательно.

    При изменении одного из физических свойств  горной породы происходит изменение других. Это явление называется взаимосвязью физических свойств горных пород. Взаимосвязи позволяют определять значения одних физических свойств по другим. 

2.Классификация горных пород 

    По  происхождению горные породы подразделяются на:

    1.Магматические  породы.

    2. Осадочные породы

    3.Метаморфические  породы.

    Магматической определяется порода, образовавшаяся в результате охлаждения и затвердевания магмы. Так как магма может остывать на глубине, внутри каменной оболочки земного шара, или на земной поверхности, то магматические породы разделяются на интрузивные (внедрившиеся в толщи горных пород) и эффузивные (излившиеся). Наиболее типичными интрузивными породами считаются гранит, диорит, габбро, перидотит и др. Базальт, липарит, андезит принадлежат эффузивным породам.

    Анализ  приведенного материала. В определении магматической породы как продукта остывания магмы нет признаков, по которым ее можно отнести к магматической. Проверить же достоверность того, что интрузивная магматическая порода является именно таковой, а не метаморфической, невозможно, потому что никто не присутствовал на глубине при охлаждении магмы. Доказать, что образец горной породы принадлежит магматической породе нельзя из-за отсутствия в нем признаков происхождения.

    Для примера возьмем образец гранита, считающегося наиболее распространенной интрузивной магматической породой. Когда прошу студента или геолога объяснить, почему это магматическая порода, то в ответ слышу утверждение, что гранит сложен кристаллами, которые возникли при остывании магма. Но это признак кристаллической породы, а не магматической. Тогда показываю образец каменной соли, который состоит из кристаллов, и потому должен быть также магматической породой. Нет, каменная соль, заявляют мне, отнесена к осадочной породе. Мрамор же представляет собой пример метаморфической породы, хотя сложен кристаллами кальцита.

    Эффузивные  породы вообще нельзя называть магматическими, потому что возникли при остывании излившейся лавы, а не магмы. Если и давать им название по происхождению, то логически выдержанно их называть вулканогенными, как образовавшимися при извержении вулканов. Но и в таком случае остаются логические неувязки.

    При извержениях вулканов лава может  изливаться или выбрасываться в  виде раскаленных обломков разной величины – пирокластов (пирос - огненный, класт - обломок). Эффузивные или излившиеся породы составляют только часть вулканических пород. Есть еще пирокластические, разделяющиеся на рыхлые или тефру: пепел, лапилли (горох), вулканические бомбы, и сцементированные – туфы. 

     

 
Рис. 1.Вулканогенные породы

     При извержениях вулканов центрального типа лавы больше выбрасывается, чем изливается. 

2.1.Осадочные  породы

    Осадочные горные породы – породы, сформировавшиеся на поверхности или в приповерхностной части Земной коры за счет осаждения  продуктов экзогенных процессов. Сами экзогенные процессы по направленности результатам можно условно разделить на 3 группы: разрушительные-промежуточные-созидательные.

    К первой группе относятся:

    - гипергенез;

    - геологическая деятельность ветра,  водных потоков, ледников, озер и болот, подземных вод, морей.

    В результате этих процессов образуются:

    - рыхлый обломочный материал.

    - новые минералы и минерализованные  растворы.

     Вновь образованный рыхлый материал и минералы могут оставаться на месте своего формирования (кора выветривания) или перемещаться. При перемещении или транспортировке и происходят промежуточные процессы. В зависимости от расстояния, скорости перемещения, объема и размеров переносимого материала и ряда других факторов могут продолжаться дальнейшее разрушение и начаться частичная аккумуляция (или осаждение) переносимого материала.

    Разрушение  при транспортировке - это:

    - превращение крупных обломков в мелкие

    - превращение угловатых обломков в окатанные

    - сортировка обломочного материала  по размерам (вертикальная и латеральная).

    Частичная аккумуляция происходит обычно при  транспортировке материала на большие расстояния или при резкой смене условий транспортировки. Происходит разделение рыхлого материала. Одна его часть перемещается дальше, а другая оседает. При этом может происходить укрупнение размеров обломков. Так, при разрушении горных пород могут высвобождаться мелкие частицы самородного золота, платины и других элементов. При частичном осаждении за счет мягкости и гибкости мелкие золотины слипаются и образуют комок золотин или самородок.

    Созидательные процессы включают:

    - осадконакопление или седиментогенез;

    - преобразование рыхлых осадков  в твердую горную породу - диагенез.

    Среди главных породообразующих компонентов  выделим:

    1-реликтовые  минералы и обломки пород - терригенный материал;

    2-минералы  осадочного генезиса(опал, оксиды  и гидроксиды железа, сульфаты фосфаты галоиды и т.д.)

    3-органические  остатки,

    4-вулканический  материал.

    Строение  осадочных пород характеризуют  структура и текстура.

    Структура - определяется размером и формой обломков и минералов, Текстура - их взаимным расположением и ориентировкой в пространстве. 

2.2.Классификация осадочных горных пород

    Основной  принцип - по вещественному составу  и генезису сохраняется. В этом случае все породы делятся на 3 группы: обломочные, хемогенные и биогенные, глинистые. Такое деление детализировал Страхов, который выделил 10 групп: 

    1-обломочные                          5-марганцовистые     8-карбонатные

    2-глинистые                             6-фосфатные              9-соли

    3-аллитные (глиноземистые)  7-кремнистые            10-каустобиолиты

    4-железистые 

    Между этими группами пород существуют переходные разности.

    С осадочным процессом связаны  разнообразные полезные ископаемые. Это бокситы, железные и марганцевые  руды, соли, нефть и газ, угли и горючие сланцы и др.

    С рыхлыми обломочными породами связаны  россыпи золота, платины, олова, вольфрама, алмазов и др. драгоценных камней.

    Сами  породы используются как строительный материал, глины как адсорбент.

    Согласно  другой классификации осадочные породы в свою очередь разделяются на терригенные, органогенные и хемогенные (химические). Терригенные сложены неорганическими обломками и глинистыми частицами, снесенными в море с суши, земли (terra - земля). Это песок, глина, песчаник, конгломерат и др. Органогенные образовались в результате скопления остатков организмов, большей частью их скелетов. К ним относятся известняки, диатомиты, а также каустобиолиты – бурые и каменные угли. Хемогенные породы формируются при кристаллизации из воды различных солей. Самые распространенные из них каменная и калийная соли, гипс и др.

    Из  приведенного определения песчаник нельзя назвать осадочной породой, потому что он образовался на глубине не при выпадении осадка и вне термодинамических условий поверхностной части литосферы. Известняк из створок раковин моллюсков (ракушник) стал таковым не на поверхности дна моря, а при погружении скоплений этих створок, также не выпадавших из морской воды. Признаков осадочного происхождения они не имеют. Относится это и к песку, например, эоловой фации.