Классификация пород по физическим свойствам

3.Метаморфические породы

    В том же словаре напечатано: «порода  метаморфическая – основные особенности, которой (минеральный состав, структура, текстура) обусловлены процессами метаморфизма, тогда как признаки первичного осадочного (в парапородах) или магматического (в ортопородах) происхождения частично или полностью утрачены».

    Анализ  приведенного материала. Прежде всего, необходимо отметиться, что нет признаков первичного осадочного или магматического происхождения. По ним противопоставлять метаморфические породы другим типам пород невозможно. Конечно, образцы горных пород ответить не могут, происхождение на них не написано.

    Под метаморфической предлагается понимать породу, изменившую форму, внешний облик. К ней относятся мрамор, кварцит, кристаллический сланец, гнейс и др. Получается, по образцу, например, гнейса можно увидеть, что он образовался в процессе метаморфизма. Ничего подобного на нем не написано. В середине XVIII в. гнейс считался первичной породой, возникшей при сотворении Земли. В конце XVIII в. по гипотезе нептунизма гнейсу приписывалась химическая природа, – появился при осаждении солей из соленого горячего первичного мирового океана. В начале XIX в. Б. Котта отвел место гнейсу в первичной коре охлаждения – земной коре, т. е. образовался он при остывании первичного расплава. И только затем с середины XIX в. гнейс стал считаться метаморфической породой. Между тем кристаллическое сложение гнейса свидетельствует, что он образовался при перекристаллизации с увеличением размера кристаллов какой-то мелкокристаллической породы.

    Горных  пород, не изменивших внешний облик, вообще нет. Песок образовался при разрушении гранита, гнейса, песчаника или какой-то другой породы, песчаник при цементации песчинок и т. д. Получается, все горные породы образовались за счет других пород с изменением внешнего облика, часто минерального и химического состава.

    Таким образом, признаков происхождения  горные породы не имеют. Отсутствие признаков происхождения не позволяет составить алгоритмы их определения, компьютерные программы. Отсутствие признаков генезиса свидетельствует, что магматических, осадочных и метаморфических пород в природе нет. Это видимый мир геологии, или вымысел. 

4.Физические свойства горных пород

    Число физических свойств горных пород, проявляющихся  в их взаимодействии с другими объектами и явлениями материального мира, может быть сколь угодно велико. Однако для практики горного дела представляют интерес лишь те свойства, которые непосредственно связаны с процессами современной горной технологии. В геомеханике требуется знание, в первую очередь, механических и плотностных свойств, но вместе с тем могут представлять интерес и некоторые другие свойства, показатели которых достаточно чётко отражают состояние пород или отчетливо коррелируют с напряжениями в породном массиве и потому могут быть использованы для оценки напряженного состояния пород и массивов. Кроме того, некоторые физические характеристики пород могут быть достаточно тесно взаимосвязаны с механическими и плотностными показателями свойств горных пород, но при этом более просто определяются на образцах или в массиве.

    В качестве основного признака классификации  физических свойств пород наиболее целесообразно принять внешние поля или воздействия, во взаимодействии с которыми проявляются те или иные свойства. На основе этого признака можно выделить следующие классы физических свойств горных пород: плотностные, механические, горно-технологические, тепловые, электромагнитные, радиационные. 
 
 

4.1.Классификация физических свойств горных пород

 

Физические  свойства породы

 

    Для более наглядного представления  изменчивости параметров пород пользуются вариационными кривыми (кривыми  распределения, гистограммами). По оси абсцисс откладывают числовые значения изучаемого параметра, а по оси ординат – число образцов (в % от всего их числа или абсолютное), имеющих физический параметр (рис. 2)

      

(Рис. 2) Вариационные кривые распределения физических свойств горных пород:

а — интегральная: 1 – распределение объемной массы известняка; 2— то же, доломита; 3 —то же, гранита; б — дифференциальная: распределение предела прочности при сжатии пород рудных месторождений Алтая (по К. П. Катину)

5.Классификация пород по физическим свойствам

    Известны  различные классификации пород, но одному или двум физико-техническим параметрам. Горные породы в них разделяются на группы по величине параметров. Это так называемые частные классификации, пригодные только при рассмотрении конкретных свойств и конкретных, заранее внесенных в классификацию пород. К ним относятся, например, классификации пород по пористости, плотности, крепости, буримости, взрываемости и т. д. В них не выделены исходные факторы, определяющие свойства пород.

    Существующие общие петрографические и генетические классификации магматических, осадочных и метаморфических пород основаны на разделении породы по минеральному составу и структурно текстурным особенностям. Такие классификации предназначены для диагностики горных пород, выявления и систематизации их петрографических особенностей. Они позволяют установить по известным признакам (строению и составу) неизвестное — название породы. Хотя по названию породы и можно в какой-то мере судить о ее физических свойствах, однако, для систематизации горных пород по физическим свойствам петрографические классификации непригодны из-за неоднозначности оценки свойств по ним.

    Обобщенная  классификация горных пород по всему  комплексу физико-технических параметров должна базироваться на таких классификационных признаках, которые оказывают определяющее влияние на свойства пород.

    Если  все горные породы объединить в группы по основным внутренним факторам, то этим будут предопределены и численные значения физических параметров каждой такой группы пород, т. е. будет достигнута задача классификации горных пород по физическим свойствам.

    Для этих целей выделены основные признаки состава и строения, по которым целесообразно группирование горных пород.

    Так, по минеральному составу выделены 20 минералов, оказывающих основное влияние на свойства горных пород (табл. 2.5).

    По  строению горные породы подразделены на группы в соответствии с табл. 2.6.

    Статистический  тип строения пород количественно  оценивают по размерам и неоднородности в размерах зерен и пор. Эти породы изотропны.

    Породы  матричного строения, у которых включения  или пустоты изометричны, также практически изотропны.

    Породы  матричного строения, у которых включения, пустоты или зоны ослабления имеют  вытянутую (линейную или плоскостную) форму, анизотропны. Строение их оценивается по размерам зерен и неоднородностей в их размерах, а также по размерам прожилков, каналов, слоев и по их числу, приходящемуся на единицу объема породы.

Если  построить классификационное поле, на котором по горизонтали проставить перечисленные типы строения, а по вертикали – возможные сочетания двух основных минералов, то любой участок этого поля станет вполне конкретизированным по минералам и типу строения и, следовательно, по физическим свойствам (табл. 2.7).

    При переходе от одной группы пород по признакам строения к другой происходит резкое изменение их состояния. Так, если непористые скальные породы однофазные, то пористые, по крайней мере, двухфазные, пористые связные и рыхлые — двухфазные с сильно ослабленными связями между частицами.

    Каждая  группа пород в данной классификации  имеет свои формулы расчета физических параметров, позволяющие прогнозировать свойства пород.

    К тому же каждый участок классификационного поля может быть записан в виде соответствующего набора цифр (кода), если каждому минералу и каждому типу строения присвоить свой номер.

    Приняв  определенный порядок записи — вначале  код основного минерала, далее  код дополнительного минерала и  код строения породы,— получают численную характеристику породы, определяющую ее свойства. Так, например, участок, занимаемый в классификации гранитом, записывают следующим образом: 02-01-1.1, аркозовым песком, имеющим тот же состав, 02-01-3.1. В результате такой записи наглядно выявляются общие и отличительные признаки. Приведенные породы, например, отличаются только степенью связи частиц. Наоборот, записи каменного угля (17-13-2.3) и углистого сланца (13-17-2.3) показывают, что они отличаются, в первую очередь, преобладающим минералом. 
 
 

    Таблица 2.5 Основные минералы, обусловливающие  физические свойства горных пород

 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 2.6. Группирование пород по признакам  строения