Физика горных пород

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

"Кузбасский государственный  технический университет

имени Т.Ф. Горбачева"

 

Кафедра строительство подземных сооружений и шахт

 

 

Контрольная работа

Вариант 28

 

по дисциплине: «Основы физики горных пород» 
 
 
                                                                            Выполнил студент: гр.ГПсз – 111 
                                                                                                Жданов Д.С 
                                                                Проверил: 
                                                                                                        Будников П.М. 
 
 
 
 
 
 
 
Кемерово 2014

Содержание

1.Методы опредеоения твердости горных пород.

2.Слоистость горных порд, понятия, методы колличественной оценки.

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
  
1.Методы опредеоения твердости горных пород. 
Твердость - это сопротивление, которое оказывает минерал при внедрении иного вещества; определяется она царапанием.  
    Точно выразить твердость можно определенной физической величиной (например, числом кгс/мм2 или ГПа, воздействующих на предмет определенной твердости, который проникает в минерал), но до сего дня на практике этот способ широко не применяется. Поэтому мы определяем лишь относительную твердость - по твердости ряда минералов, образующих определенную шкалу.  Чтобы различить породу по твердости, используют шкалу Мооса [Приложение 1].

Шкала́ Мо́оса (минералогическая шкала твёрдости) — набор эталонных минералов для определения относительнойтвёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости. Предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом.  Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твёрдости минералов. Например, корунд (9) в 2 раза твёрже топаза (8), но при этом почти в 4 раза менее твёрдый, чем алмаз (10). Благодаря ей, можно определить твердость минерала методом царапания, так как в этой шкале каждый последующий минерал своим острым концом царапает предыдущий.

Когда определяемый минерал имеет твердость, промежуточную между твердостями двух минералов шкалы твердости, твердость минерала считается по нижней ступени с добавлением 0,5 (например, минералом можно царапать каменную соль и нельзя — кальцит, следовательно, его твердость находится между 2-й и 3-й ступенями шкалы, т. е. Т=2,5)  
    Определение твердости минералов не всегда однозначно и просто, имеет ряд осложняющих эту процедур моментов и нередко приводит к ошибочным результатам. Несмотря на это следует хорошо усвоить условия правильного определения твердости, особенно их важно знать, если значению твердости отводится роль дополнительного или контрольного признака.

Иногда для определения твердости приходится пользоваться средствами, которые обычно бывают под рукой, хотя в некоторых случаях они бывают недостаточно точны (карандаш -1, соль поваренная - 2, ноготь - 2.5,медная монета - 3, железный гвоздь - 4, стеклоь - 5, стальной нож -6, напильник - 7). Нужно помнить, что при определении твердости желательно испытывать свежую поверхность минерала.

Важно помнить, что скрытокристаллические, тонкопористые и порошковатые разности минералов обладают ложными малыми твёрдостями. Например, гематит в кристаллах имеет твердость 6, а в виде красной охры меньше 4, что говорит о практически отсутствии сцепления в тонкодиспергированной массе гематита. В целом главная масса природных соединений обладает твердостью от 2 до 6. Из некоторых пород (например, песчаников) при царапании ножом могут выпадать отдельные зерна, твердость которых больше, чем твердость ножа. 
Осадочные породы часто состоят из менее твердых и менее прочных минералов, чем породы магматические или метаморфические. 
Горная порода состоит из минералов. Поэтому свойства минералов влияют на общую твёрдость породы.  Очень характерно для пород присутствие или отсутствие кварца или полевых шпатов. Кварц и полевые шпаты тверже ножа, и он не оставляет на них царапины, а вот на кальците царапина остается.

Наиболее твердые минералы, как правило, принадлежат к окислам и некоторым (чаще всего островным) силикатам.

 
 
2.Слоистость горных порд, понятия, методы колличественной оценки. 
Слоистость горных пород, строение горных пород в виде налегающих один на другой слоев, различающихся минеральным составом, цветом, особенностями слагающих породы частиц и другими признаками. С. г. п. — один из важнейших признаков и свойственна большинству осадочных горных пород. Слоевые единицы (слои, слойки) обычно отделены один от другого более или менее отчётливыми плоскостями раздела. Различается С. г. п. двух типов: слоистость осадочных толщ и слоистость внутри слоя породы.

Слоистость осадочных толщ (стратификация, или напластование) образуется преимущественно слоями или пластами горных пород, различных по составу, текстуре (в т. ч. внутренней тонкой слоистости) и другим особенностям. В зависимости от мощности слоев выделяют тонкую, мелкую, крупную и очень крупную С. г. п. По соотношению толщины отдельных слоев она может быть равномерной и неравномерной. Первичное залегание слоев и пластов обычно горизонтальное, в некоторых случаях — наклонное. Этот тип С. г. п. обусловлен изменением поступающего в осадок материала (в виде взвеси частиц разной величины или в растворе), сменой условий внутри области осадконакопления (гидродинамики, химического состава вод, жизнедеятельности организмов и др.), которые связаны с сезонными и климатическими колебаниями, миграцией фаций, тектоническими движениями, вулканизмом и др.

Слоистость внутри слоя одной породы (слойчатость) выражается в чередовании обычно тонких слойков (толщиной от долей мм до 1—2 см), различающихся по структуре составляющих породу компонентов, их минеральному составу или примесям. Слойки, группируясь, образуют серии или пачки, отделённые более или менее выраженными границами В зависимости от фактора, формирующего осадок (главным образом динамические состояния среды отложения), эта слойчатость по форме слойков и их расположению может быть горизонтальной, косой и волнистой (промежуточными типами — косоволнистой и пологоволнистой). Горизонтальная слойчатость, возникающая в спокойных водах, часто связана с сезонными колебаниями климата, косая — формируется различными течениями, волнистая — волновыми движениями вод.

Горизонтальную С. г. п. используют при определении элементов залегания горных пород; по некоторым типам горизонтальной слойчатости можно судить об относительной или абсолютной скорости накопления осадков (ленточная слоистость). С помощью косой С. г. п. определяют направления перемещения осадка, а иногда и положения области сноса.

Выделяют несколько генетических типов С. г. п., связанных с различными условиями их формирования: эоловая, речная, временных потоков, озёрная, дельтовая, различных морских течений, зоны морских волнений, зоны спокойной морской седиментации.

По степени проявления С. г. п. может быть резко выраженная, отчётливая (при постепенном переходе одного слоя или слойка в другой) и недоразвитая (слоеватость); при наличии последней отдельные слои (или слойки) не видны, но направление наслоения отмечается по расположению включении, ориентировке слагающих породу компонентов и другим признакам. При правильной повторяемости элементов С. г. п. последняя называется ритмической: при наличии разных типов нарушений — нарушенной.

Дальнейшие процессы, происходящие в осадке при превращении его в горную породу и позже — в сформировавшейся породе, либо ещё больше подчёркивают С. г. п., либо (чаще) нарушают или изменяют первичную слоистость, а иногда даже полностью её уничтожают (в результате жизнедеятельности донных организмов, физико-химических процессов, метаморфизма и других причин).

Изучение С. г. п. имеет большое практическое и теоретическое значение: при проведении фациального анализа и восстановлении палеогеографии, при стратиграфическом расчленении и корреляции осадочных толщ, при поисках и разведке месторождений осадочных полезных ископаемых.