Содержание работы

Задание 1. Определить глинистые породы:

а) из 10-и образцов «навала» осадочных горных пород выбрать, определить и описать образцы глинистых пород;

б) сделать описание 3-х образцов аргиллитов и 3-х образцов глинистых сланцев.

Задание 2. Определить запесоченность глины.

Определите процент запесоченности глины. Для этого высушенную глину взвесьте и размочите в воде (воды следует взять в 4 раза больше, чем глины). Тщательно перемешивайте смесь. После того как глина размокнет, дайте смеси отстояться в течении 10-15 мин. Песок быстро осядет на дно сосуда, а глинистые частицы останутся во взвешенном состоянии. Слейте жидкость, а осевший песок просушите и взвесьте на аптекарских весах.

Задание 3. Определить пластичность глины.

Для определения степени пластичности замешайте глину с водой до получения тестообразной массы. Затем раскатайте полученное тесто в валик толщиной с указательный палец и длиной 15-20 см и постепенно сгибайте его в кольцо. Глины, обладающие высокой пластичностью, сгибаются в кольцо легко и без образования трещин и разрывов. Из тощих малопластичных глин такое кольцо без трещин получить не удается. Кривизна дуги до образования трещин служит мерилом пластичности.

Лабораторная работа №13

Тема. Метаморфические горные породы.

Цель: изучить основные метаморфические горные породы, ознакомиться с коллекционными образцами пород.

Оборудование: эталонные образцы метаморфических горных пород, таблица характеристики метаморфических горных пород, учебные пособия по геологии с описанием горных пород, «навалы» образцов горных пород для их диагностики, приборы (микроскопы, лупы, бинокуляры).

Вопросы для самоподготовки

1. Понятие «метаморфизм» и его типы.

2. Ступени метаморфизма и характерные для них горные породы.

3. Структуры и текстуры метаморфических горных пород.

4. Дать характеристику основных метаморфических горных пород.

5. Метаморфические фации.

Список используемой литературы

Й.М. Свинко, М.Я. Сивий [15], с. 216-225; О.І. Лукiєнко [7], с.86-100; В.В. Добровольский [4], с.270-281; Г.П. Горшков, А.Ф. Якушова [3], c. 532-541; Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов [5], с. 398-406.

Исходные материалы

Метаморфизмом (от греческого слова «метаморфоз» — превращение) горных пород называют существенное преоб­разование в минералогическом составе и структуре изверженных и осадочных пород, происходящее в результате внутренних (эндогенных) процессов в земной коре.

Главными энергетическими факторами метаморфизма являются повышенная температура и давление, газы и го­рячие водные растворы.

При метаморфизме одновременно происходит и разру­шение первоначальной горной породы (исчезновение пер­воначальных минералов и структуры), и образование новой горной породы (появление новых минералов и структуры).

При этом горная порода в целом остается в твердом состо­янии, т. е. не претерпевает расплавления или растворения.

Геологически метаморфизм всегда связан с магмати­ческой или тектонической деятельностью в земной коре; в верхних зонах земной коры он является следствием интру­зивной магматической деятельности, в более глубоких зо­нах вызывается региональными тектоническими движения­ми (горообразовательными).

В зависимости от того, какие из энергетических факто­ров играют наибольшую роль в преобразовании горных пород, различают следующие физико-химические типы метаморфизма: 1) термальный (под влиянием температуры), 2) динамический (под влиянием давления) и 3) метасома- тический (под влиянием летучих веществ и водных растворов). Обычно метаморфизм вызывается не одним из этих факторов, а той или иной комбинацией их.

Учитывая геологическую роль метаморфизма, следует различать локальный, или местный, метаморфизм (охваты­вает лишь небольшие участки земной коры и включает раз­личные физико-химические типы) и региональный метаморфизм (он захватывает значительные, области, проявляется в складчатых зонах земной коры и является, в сущности, динамотермальным, т. е. происходит в результате одновре­менного изменения температуры и давления).

К локальному метаморфизму относятся контактовый, термальный, контактово-метасоматический и автометаморфизм.

Метаморфические горные породы образуются из осадочных и магматических путем их преобразования на глубине под дейст­вием высокой температуры и давления. В зависимости от усло­вий своего образования метаморфические породы имеют различ­ную структуру и текстуру. Структура метаморфических пород обычно зернисто-кристаллическая. Она напоминает структуру магматических пород, однако образовалась она не в процессе кристаллизации из расплава, а при явлениях перекристаллиза­ции (бластеза). Для метаморфических пород типичны различные варианты кристаллобластовых структур, образовавшихся при одновременном росте разных кристаллов. Основные виды этих структур: гра но б ластовая (с преобла­дающей изометричной формой зерен), лепидобластовая или чешуйчатая (с пластинчатой или чешуйчатой формой большинства зерен),порфиробластовая (с крупным выде­лением кристаллов одного или нескольких видов в основной мас­се породы), фибробластовая или волокнистая (тонкие волокна минералов вытянуты линейно в одном направлении). Иногда структура метаморфических пород сохраняется от исход­ных магматических или осадочных пород. В таком случае струк­туру называют реликтовой или остаточной.

Важный диагностический признак метаморфических пород — их текстура. Наиболее характерными видами текст у р являются массивная (однородная), полосчатая (чередование па­раллельных полос различного минерального состава), сланце­ва т а я (зерна минералов имеют пластинчатую и удлиненную форму и располагаются параллельно), очковая (в мелкозер­нистой основной массе скопления в виде глазков, окруженных листовыми или зернистыми составными частями породы).

Минералогический состав метаморфических пород различен:основную массу метаморфических пород составляют главные минералы изверженных пород (полевые шпаты, кварц, слю­ды, амфиболы, пироксены), за исключением нефелина, ко­торый встречается редко или совсем отсутствует.

Второстепенные минералы изверженных горных пород в метаморфических породах часто становятся главными, например: сфен, апатит в метаморфических породах находятся в большом количестве и в крупных зернах; серпентинит, хлорит, кальцит могут составлять целиком некоторые метаморфические породы.

В составе метаморфических пород существенную роль играют особые метаморфические минералы — гранаты, дис­тен, тальк, хлорит, волластонит, тремолит, топаз, турмалии.

Описание главнейших метаморфических пород

Глинистый сланец, кровельный сланец. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из макроскопически неразличимых глинистых минералов, кварца, иногда се­рицита, хлорита. Структура скрытокристаллическая. Цвет серый до черного, зеленоватый, желтоватый, бурый, красноватый. Легко раскалывается на плитки с матовой поверхностью. Блеск тусклый, в воде не размокает. Плотная раз­новидность, раскалывающаяся на тонкие (2,5 ... 6 мм), ровные и прочные пла­стинки — кровельный сланец.

Филлит. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из кварца, иногда хлорита, биотита, полевых шпатов, кальцита. Цвет зеленый, серый, красноватый, бурый, черный, фиолетовый. Структура микрозернистая (микрочешуйчатая) полнокри­сталлическая. Легко раскалывается на плитки со слабым шелковистым блеском на плоскостях сланцеватости.

Слюдяной сланец. Текстура сланцеватая. Состоит из слюд (мусковит, био­тит), кварца, иногда граната, графита. Цвет белый, бурый, черный. Структура средне- или крупнокристаллическая (чешуйчатая). Легко расщепляется на тон­кие упругогибкие пластинки с шелковистым блеском по плоскостям спайности.

Гнейс. Текстура массивная, полосчатая, реже очковая или сланцеватая. Состоит из кварца, полевых шпатов, биотита, роговой обманки, иногда пироксе­на, граната, графита и др. Цвет серый, желтоватый, черный и др. Характерно чередование светлых (кварц, полевые шпаты) и темных полос (биотит, роговая обманка). В очковых гнейсах наблюдаются крупные кристаллы полевых шпа­тов среди более мелкозернистой массы. Структура зернисто-кристаллическая (средне- и крупнозернистая). По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается от него текстурой. Переходные разности называются гнейсогранитами или гранитогнейсами.

Роговик. Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, биотита, часто полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет белый, буровато-, розовато-, светло-, темно-серый до черного, темно-зе­леный. Структура мелкозернистая. Характерна значительная прочность и рако­вистый излом. В зависимости от преобладающих минералов выделяются раз­новидности роговиков: биотитовый, амфиболовый, известково-силикатовый, кварцево-слюдяной.

Грейзен. Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, мускови­та, иногда турмалина, топаза, флюорита. Цвет белый, светло-серый, зеленова­тый. Структура крупнокристаллическая с зубчатыми неровными очертаниями зерен кварца и чешуек слюды.

Кварцит, кварцитовидный песчаник. Текстура массивная, редко сланцева­тая. Состоит в основном из зерен кварца, сцементированных кремнеземом (смесь опала, кварца и халцедона). Структура мелко- и тонкозернистая; иног­да зерна трудно различимы (сливной кварцит). Цвет белый, серый, желтый, красноватый, малиновый и др. Характерны большая прочность и твердость (ца­рапает стекло). Спайность отсутствует, излом раковистый; поверхность в изло­ме блестящая; при ударе звенит. Кварцитовидный песчаник — переходная по­рода от песчаников к кварцитам (начальная стадия метаморфизации).

Известковистый сланец. Текстура сланцеватая. Состоит из кальцита, хло­рита, кварца или доломита и кварца. Переходная порода от известняка (до­ломита) к мрамору (начальная стадия метаморфизации).

Мрамор. Текстура массивная, полосчатая, реже сланцеватая. Состоит из кальцита, реже доломита, иногда с примесью графита, хлорита и др. Цвет бе­лый, светло-серый, розовый, голубой, желтоватый, черный, пестрый, пятнистый и др. Структура тонко-, мелко-, средне- и крупнозернистая. Характерны невы­сокая твердость (стекло не царапает), бурное вскипание при действии 10%-ной соляной кислоты. Доломитовый мрамор вскипает с соляной кислотой только в порошке или в нагретом виде.

Таблица 24

Определитель метаморфических горных пород сланцеватого, полосчатого строения

Минеральный состав	Внешний вид и свойства	Название породы
Кварц, ортоклаз, слюда, иногда роговая обманка, пироксен, гранат	Серая, розовая, крас­новатая, желтоватая светлая порода. Строе­ние часто полосчатое	Гнейс: биотитовый, мусковитовый, дву­слюдяной, роговооб- манковый, пироксено- вый, гранатовый
Кварц, ортоклаз, слюда, роговая об­манка	Светлый полевой шпат чечевицеобраз­ной формы, окружен каемками темных ми­нералов	Очковый гнейс
Слюда, кварц (вто­ростепенные: полевой шпат, гранат, дистен, графит)	Светлоокрашенная блестящая (из-за че­шуек серебристой слю­ды), тонкосланцева- тая порода	Слюдяной сланец: мусковитовый, биоти­товый, двуслюдяной; графитовый, гранато­вый, дистеновый
Глинистые частицы с зернистыми прослой­ками и ленточками кварца, мелкие лис­точки слюды (невиди­мые простым глазом); иногда включения зе­рен граната, биотита,альбита,хлорита,пи­рита	Зеленая, краснова­тая,серая, темно-серая или черная порода, тонкослоистая или тонкосланиеватая с шелковистым блеском на поверхности сланце­ватости	Филлит
Хлорит в виде лис­точков или чешуек; кварц, иногда тальк и слюда	Темно-зелена я, светло-зеленая плотная по­рода, твердость около 2	Хлоритовый сланец
Чешуйчатая масса талька, магнезит, иног­да хлорит	Светлоокрашенная порода низкой твердости (1—1,5), жирная на ощупь	Тальковый сланец
Роговая обманка, присутствуют кварц, биотит	Зеленая, темно-зеленая или черная порода	Роговообманковый сланец

Скарн. Текстура массивная беспорядочная или пятнистая. Состоит из авги­та, граната, плагиоклазов, иногда рудных минералов и др. Структура от мел­ко- до крупнокристаллической, часто неравномернозернистая с кучным распре­делением зерен минералов. Цвет темный, бурый, зеленовато-бурый.

Сланец кварцево-серицитовый. Текстура сланцеватая. Светлый слюдяной сланец с преобладанием кварца и серицита.

Хлоритовый сланец. Текстура сланцеватая, иногда слойчатая. Состоит из хлорита, часто с примесью кварца, талька, слюд, полевых шпатов, граната. Цвет зеленый различных оттенков. Структура чешуйчато-зернистая или листовая. На ощупь жирный, раскалывается на пластинки. Твердость невысокая: легко царапается ножом. Видны чешуйки или листочки хлорита. Кварц без увеличения заметен плохо.

Тальковый сланец, талькит. Текстура сланцеватая, у талькита — массивная. Состоит из талька, кварца, иногда хлорита, слюд. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый, желтоватый. Структура чешуйчато-зернистая. Жирный на ощупь, царапается ногтем. При наличии одного талька называется тальковый камень. Талькит содержит 75 ... 99% талька, кварц, рудные минералы. Структура мелкочешуйчатая.

Таблица 25

Характеристика метаморфических горных пород

Название породы	Главные породообразующие минералы	Структура	Текстура
Гнейс	Кварц, полевой шпат	Гранобластовая и порфиробластовая (средне- и крупнозернистая)	Полосчатая иногда сочетающаяся со сланцеватой
Кварцит	Кварц	Гранобластовая (мелко- и среднезернистая)	Массивная, реже полосчатая, иногда сланцеватая
Мрамор	Кальцит или доломит	Гранобластовая (мелко-, средне- и крупнозернистая)	Массивная, реже полосчатая, иногда пятнистая
Амфиболит	Роговая обманка, плагиоклаз	Гранобластовая (средне- и крупнозернистая)	Массивная, реже сланцеватая, иногда полосчатая
Кристаллический сланец	Слюда, хлорит, тальк, актинолит	Лепидобластовая (мелко- и среднезернистая)	Сланцеватая, реже плойчатая, иногда линейная
Глинистый сланец	Кварц, слюда, хлорит, глинистые минералы	Тонкозернистая, мелкозернистая	Сланцеватая (тонкосланцеватая с матовой поверхностью)

Содержание работы

Задание 1. Изучить минералогический состав, структуру и текстуру основных метаморфических горных пород. Исходными данными для выполнения задания 1 является таблица 26, где указаны породообразующие минералы, структуры и текстуры наиболее распространенных метаморфических пород.

Таблица 26

Определитель метаморфических горных пород массивного или плотного строения

Минеральный состав	Внешний вид и свойства	Название породы
Кальцит, реже доло­мит (частые примеси: кварц, роговая обман­ка, пироксены, оливин, гранат, пирит)	Разноцветная поро­да: белая, серая, бу­рая, розовая, красная, желтая, голубая, зеле­новатая, мелко-, сред­не- или (реже) крупно­зернистая	Мрамор
Кварц (второстепен­ные: мусковит, хлорит, кианит, графит)	Белого, розовато-белого, красноватого, серого, желтоватого цве­та порода, мелко-, среднезернистая, спло­шная сливная, в изло­ме блестящая; очень твердая (тв. 7); блеск жирный	Кварцит
Кварц, гематит, магнетит	Красноватого или се­рого цвета порода мелко-, среднезернистая, иногда тонкослои­стая; блеск жирный; очень твердая (тв. 7)	Железистый кварцит
Серпентин, нередко наблюдаются прожил­ки асбеста	Зеленая, зеленовато-­серая, синеватая поро­да, реже желтая, ко­ричневая, пятнистая или полосатая; блеск матовый; раковистый или занозистый неров­ный излом; легко ца­рапается ножом (тв.4)	Серпентинит
Кварц, мусковит (встречаются: топаз, турмалин, флюорит, молибденит, кассите­рит, берилл)	Светлоокрашенная кристаллически-зернистая порода.	Грейзен
Гранат, пироксен (встречаются кварц, актинолит, хлорит, кальцит); в рудных скарнах: магнетит, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, касситерит	Обычно темная ок­раска: бурая, зеленовато-белая, желтовато-белая, черная; порода среднезернистая, но неравномерно зернистая	Скарн
Полевой шпат, кварц (иногда биотит, анда­лузит, пироксен, тур­малин)	Серая, темно-серая, черная или бурая поро­да; однородная, плот­ная; излом ровный, иногда раковистый	Роговик

Рис. 4. Схема макроскопического определения метаморфических горных пород.

Используя данные таблицы 26, заполните схему, приведенную на рисунке 4. Проведите анализ схемы и выясните отличительные особенности каждой пары метаморфических пород, соединённых стрелками. В отмеченном стрелками направлении письменно укажите уменьшение или увеличение содержания тех или иных породообразующих минералов, изменение структуры и текстуры.

Задание 2. Определить метаморфические горные породы.

Используя данные таблицы 26 и рисунка 4, произвести определение 10-ти образцов метаморфических горных пород.

Лабораторная работа № 14

Тема. Горный компас и определение элементов залегания слоев горных пород.

Цель: изучить устройство горного компаса, освоить методику определения элементов залегания слоев горных пород с помощью компаса.

Оборудование: горный компас.

Вопросы для самоподготовки

1. Каково устройство горного компаса?

2. Как определяется азимут падения слоев горной породы?

3. Как определяется угол падения пласта горной породы?

4. Как определяется азимут простирания пластов горных пород?

5. Как наносятся на карту элементы залегания пластов?

Список используемой литературы

Й.М. Свинко, М.Я. Сивий [15], с. 200; Г.П. Горшков, А.Ф. Якушова [3], c. 395-397; В.Б.Барская, Г.И. Рычагов [1], с. 119-122.

Содержание работы

Задание 1. Изучить устройство горного компаса.

Основание горного компаса имеет вид прямоугольника с двумя длинными и двумя короткими ребрами. Длинные рёбра параллельны линии север-юг лимба компаса, а короткие–линии восток-запад. В корпусе закреплена круглая коробка с лимбом, разделенным на 360°. Нулевое деление лимба совпадают с буквой С (север). Отсчёт делений ведётся против часовой стрелки.

На острие шпиля в центре корпуса надета стальная магнитная стрелка. Верхняя плоскость стрелки находится на одном уровне со шкалой компаса. В нерабочем положении стрелка закреплена рычагом-арретиром, который одним концом надет на шпиль, а другой его конец выведен в юго-западный конец корпуса и управляет винтом. Стрелка освобождается только на время работы.

Под стрелкой компаса на шпиль насажен отвес - клинометр, который может свободно двигаться только при вертикальном положении компаса. В основании компаса имеется полукруглая шкала клинометра. Отсчёт градусов по этой шкале идет от нулевого положения в две противоположные стороны. Все части компаса, кроме стрелки, изготовляются из немагнитных материалов: алюминия, латуни, бронзы или пластмассы.

На круглую коробку компаса надевается крышка для защиты стекла при хранении и переноске компаса.

В отличие от обыкновенного компаса в горном компасе восток и запад обменены своими местами. Эта перестановка сделана с целью удобства и упрощения производства измерений.

При измерении простирания и падения компас следует держать в руках так, чтобы стрелка и шкала приняли горизонтальное положение. При измерении угла падения компас ставят так, чтобы свободно двигался клинометр (вертикальное положение). Компас необходимо оберегать от толчков и ударов.

Задание 2. Определить элементы залегания слоев горных пород.

2.1. Найдите линию простирания на поверхности слоя (рис.3,4). Для этого на расчищенный участок наклонного пласта поставьте компас на ребро так, чтобы отвес принял положение 0°. Линия соприкосновения поверхности слоя с ребром компаса и будет линией простирания. Вдоль длинного ребра компаса проведите карандашом или иглой линию. Линия простирания пласта найдена. Азимут простирания возьмите по чёрному концу стрелки при горизонтальном положении компаса, приложенного длинной стороной к линии простирания.

2.2. Найдите азимут падения.

Падение будет перпендикулярно простиранию в направлении наклона пласта. Компас приложите короткой, южной стороной к линии простирания так, чтобы северное ребро (где находится буква С, рис.4) лежало по направлению падения пласта. Осторожно поднимая корпус компаса за северное ребро, приводите инструмент в горизонтальное положение. Отпустите зажим винта, закрепляющего стрелку, и берите отсчет по темному концу стрелки.

Рис. 5. Порядок замеров элементов залегания слоя горным компасом.

2.3. Определить угол падения.

Закройте зажим стрелки и, приложив компас длинной стороной по линии падения, по отвесу найдите угол наклона (рис 4).

Если определено падение, то простирание можно найти, прибавляя к полученной цифре 90° (или вычитая 90° в том случае, если эта цифра больше 90).

Рис. 6. Наклонное залегание слоев горных пород.

Задание 3. Выполнить контрольные упражнения по определению залегания слоёв горных пород.

3.1. Пользуясь двумя-тремя книгами или досками и какой-либо подставкой, постройте модель наклонно залегающих пород с падением пластов в любом направлении. Определите горным компасом падение, угол падения и простирание этой пачки пластов.

3.2. Так же как в предыдущей задаче, постройте модель наклонно залегающих пластов по заданному направлению северо-восток 70°, падение – 45°.