КР № 1 №2

Задание 1

Дайте характеристику класса минералов по химическому составу. В характеристике необходимо указать химический состав, условия образования, диагностические признаки, в состав каких горных пород входят минералы данного класса. Дайте название наиболее распространенных минералов.

Фосфаты.

Химический состав.

В наиболее богатых рудах содержание Р2О5 может достигать 40%. Однако пятиокись фосфора и окись кальция (химическая основа фосфатных минералов) далеко не всегда являются преобладающими компонентами фосфатных пород. Часто преобладает кремнезем (в обломочных породах с фосфатным цементом), в заметном количестве присутствуют оксиды железа, глинозем. Обычно пластовые фосфориты содержат больше фосфора, чем желваково-конкреционные. Характерными элементами-примесями в фосфатных породах являются редкие земли и торий.

Условия образования.

Осадочные образования, морские и континентальные, содержащие не менее 5-12% до 35% P2O5 называются фосфоритами.

Фосфориты - преимущественно морские породы, однако в редких случаях они могут образовываться и на суше, например, в корах выветривания известняков в аридном климате. В морях они отчетливо тяготеют мелководным обстановкам: к шельфу и отмелям, а в общем, к тем участкам, где остатки организмов успевают в условиях открытой или закрытой по отношению к

морской воде системы преобразоваться так, что входящие в их состав фосфаты не рассеиваются, а концентрируются в виде микро-конкреций. Это условие может достигаться различными путями: пониженной скоростью осадконакопления и спокойным гидродинамическим режимом или напротив, при штормовом осадконакоплении, когда остатки организмов захораниваются достаточно быстро и кучно, а уже в осадке вокруг них формируются фосфоритовые конкреции.

Диагностические признаки.

Окраска фосфатных пород весьма разнообразна: белая, серая, темно-серая до черной, зеленовато-серая, буровато-серая. Нередко фосфатные минералы слагают только цемент породы, по основному составу это может быть конгломерат, гравелит, кварцевый или глауконитовый песчаник. Фосфатные породы отличаются средней плотностью, матовым блеском. Характерной качественной реакцией на фосфор является использование молибденово-кислого аммония и концентрированной азотной кислоты. В результате на породе появляется ярко-желтый осадок.

Минеральный состав.

Породообразующими минералами являются гидроксилапатит – Ca5[PO4]3(OH,F), карбонатапатит – Ca10[PO4]6CO3, даллит (подолит), курскит, штаффелит (франколит), коллофанит (аморфные фосфаты), кальцит, магнезит, сидерит, анкерит, кварц, халцедон, опал. Фосфатные минералы присутствуют в породе в виде основной части минерального вещества, в составе цемента или конкреций. В разрезах четвертичных болотных осадков встречаются прослои вивианитового состава, имеющие землистое строение.

Распространенные минералы: апатит, бирюза, фторапатит,

монацит, торбернит, отенит.

Задание 2

Выполните задание, представленное в таблице № 2 в соответствии со своим номером варианта, при необходимости поясните ответ схематическими рисунками.

Экзогенные процессы протекают в самых верхних слоях земной коры и на её поверхности под влиянием лучистой энергии Солнца и

в меньшей мере – сил гравитации.

К экзогенным процессам относятся выветривание горных пород, геологическая деятельность ветра, поверхностных и подземных вод, льда, моря, озёр и болот.

Любой экзогенный процесс следует рассматривать в единстве трех факторов:

•Деструкция (разрушение)

•Денудация (перенос, транспортировка)

•Аккумуляция (накопление)

Выветривание горных пород – совокупность процессов химического и физического разрушения горных пород и минералов на месте их образования.

Факторы (агенты):

•Солнечная радиация;

•Вода;

•Кислород воздуха (сильнейший окислитель);

Воснову выделения каждого вида положен какой-либо фактор выветривания, который является определяющим. Несмотря на это, все три вида всегда действуют совместно и одновременно.

Физическое выветривание выражается в механическом дроблении минеральных тел, большую роль в этом разрушении играет нагрев горных пород под воздействием солнечных лучей (инсоляции). Разрушение усиливается, когда в микротрещины проникает периодически замерзающая вода. При замерзании вода увеличивается в объеме на 9-11%, развивается большое боковое давление, и порода распадается на обломки (морозное выветривание).

Химическое выветривание выражается в разрушении и изменении горных пород под влиянием химического воздействия на них газов атмосферы (кислорода и углекислого газа) и воды, вплоть до полного распада, т.е. до уровня катионов и анионов, с одновременным формированием новых минеральных образований.

Основными факторами здесь являются вода, кислород, углекислота, органические кислоты.

С этими факторами связаны сложные химические процессы –

растворение, окисление, гидратация, гидролиз.

Химическое воздействие воды на горные породы связано не только с её

растворяющейся способностью, но также с её частичной диссоциацией (распад) на ионы H+ и OH-, особенно усиливающейся с повышением температуры; поэтому химическое выветривание становится более интенсивным в условиях влажного жаркого климата. Растворяющее действие воды резко возрастает, если в ней содержатся углекислый газ и органические кислоты.

Практически в воде растворяются все минералы с различной степенью растворимости. Наиболее растворимы хлориды, в частности поваренная соль, или галит (NaCl). Слабее растворяются сульфаты, например, гипс (CaSO4·2H2O) и карбонаты, например, кальцит CaCo3.

Вприродных условиях очень активно протекают окисление и

гидратация, т.е. присоединение воды. При окислении пирита (FeS2), или сидерита (FeCO3) и других железосодержащих минералов они

переходят в гематит (Fe2O3), или лимонит (2Fe2O3·nH2O), если к ним присоединяется вода.

Примером гидратации может также служить переход ангидрита в гипс:

CaSO4+2H2O=CaSO4·2H2O

Окислы и гидроокислы Fe, образующиеся в условиях влажного и жаркого климата, окрашивают почву в красный цвет.

Основным процессом химического выветривания является гидролиз – разложение минералов и удаление некоторых элементов из их состава.

Биологическое выветривание иногда называют органическим. Оно проявляется в виде механического и химического воздействия живых и растительных организмов на земную поверхность. Механическое разрушение – результат воздействия корневой системы растений. Химическое воздействие заключается в разрушении горных пород органическими кислотами, выделяемыми растениями не только в процессе жизнедеятельности, но и после гибели.

Наиболее сильно выветривание проявляется у поверхности земной коры. Считают, что область современного выветривания достигает глубины до 10м. Проникновению способствует также техногенная деятельность человека.

В результате воздействия процесса выветривания у поверхности образуется кора выветривания, часть этих продуктов уходит в раствор и уносится проточными водами.

Значительное участие в биологическом выветривании массивных пород принимают лишайники, выделяя углекислоту и специфические кислоты.

Задание 3

Объяснить условия образования отложений, взятых в соответствии с номером варианта из таблицы 3. Составить инженерногеологическую характеристику грунтов, наиболее часто встречающихся среди этих отложений.

Таблица 3

Вся масса продуктов выветривания, оставшаяся на месте своего образования, носит название «элювий» (элювиальные отложения).

Элювиальные грунты следует характеризовать следующими показателями:

гранулометрическим составом (с учетом содержания обломочного материала и его роли в формировании структуры и деформационно-прочностных свойств грунта);

пределом прочности на одноосное сжатие Rc (в водонасыщенном состоянии и при естественной влажности);

коэффициентом размягчаемости Ksof;

коэффициентом выветрелости Kwr (табл. 2.4);

показателями специфических свойств (просадочности, набухания, растворимости и т. д.) при их наличии

Классификация элювиальных грунтов

Таблица 2.4

1. Классификация бесструктурных элювиальных грунтов, не

обладающих пластическими свойствами по гранулометрическому составу