Типы цемента в осадочных породах

Обновлено: 12.05.2024

Цемент – характерная структурная часть осадочных пород, особенно типично представленная в кластолитах. Он свидетельствует о первично рыхлом или пористом состоянии зернистого или биокаркасного накопления и о двухфазном составе породы

Цемент характеризуется прежде всего по структурным типам, которые дополняют описание структуры кластолита.

По содержанию (по количественному соотношению с костяком породы):

Базальный – (а, б) зерна не соприкасаются друг с другом, а как бы плавают в цементе (отстоят друг от друга в среднем на расстоянии большем, чем половина диаметра зерен). Истинный объем содержания цемента 40-50%. Состав глинистый, карбонатный, сульфатный, фосфатный, кремневый, железный.
Поровый – (в) зерна соприкасаются или отстоят друг от друга не дальше, чем на половину диаметра зерен. Истинный объем содержания цемента 30-45 (25-45)%. Состав как аналогичен базальному, так и цеолитовый, сульфидный, флюоритовый и др.
Пленочный – цемента мало (<25%) и достаточно только для того, чтобы покрыть пленкой зерна. Выделяют 2 подтипа: а) в неконформно-зернистой породе(г) - остается пористость (5-20%), а цементация непрочная; б) в конформно-зернистой (д) (зерна механически при растворении и регенерации плотно подогнаны друг другу) – пористости нет, цемент тонкой пленкой соединяет обломки, цементация прочная. Состав- глинистый, фосфатный, кремневый, железный.
Контактовый – (е) цемента мало (меньше 10-15%), и он только на контактах зерен, в местах наибольшего сближения, соединяет обломки; пористость большая (15-30%), цементация непрочная, состав железный, фосфатный, сульфидный и др.

Классификация по минеральному составу (цемента):отмечаютего моно- илиполиминеральность, перечисляют минералы цемента в порядке их убывания (в сложном, составном прилагательном перечисление идет от второстепенных к главным, например «цемент полиминеральный кремневый кварц-халцедон-опаловый»), а если очевидна последовательность выделения, то перечисление можно вести от более ранних ко все более поздним.Далее описывается каждый минерал цемента (+ в%), типы цемента, диагностические кристаллографические и оптические свойства, структуры, взаимоотношение с обломками, выводы или предположения о его генезисе. Описание цемента переходит в стадиальный анализ.

Классификация по характеру взаимодействия с обломочными компонентами:

А. Независимой цементацией называется явление, когда вещество цемента не ориентируется каким-либо образом и не взаимодействует с веществом обломочных пород.

Б. Конструктивные цементы (рис. 1-4) наращивают зерна, увеличивая их размеры. Различают конструктивные цементы четырех типов.

1) Пленочный. Обволакивает обломки тонкой аморфной пленкой. Пленочными чаще всего являются глинистый, железистый и фосфатный цементы, образующиеся в зоне выветривания материнских пород, при переносе и отложении, реже в раннем диагенезе.

2) Крустификационный (или обрастания). Характеризуется развитием кристалликов цемента, ориентированных перпендикулярно к поверхности обломочных частиц и образующих вокруг них непрерывную оторочку. Цемент формируется в порах песчаников довольно медленно из поровых растворов.

3) Неравномерного нарастания. Возникает вследствие роста кристаллов в направлении, перпендикулярном давлению - образование «бородатых зерен». Развивается по кварцу, альбиту и некоторым тяжелым минералам.

4) Регенерационный. Проявляется в наращивании обломков цементом того же состава с той же оптической ориентацией, что под микроскопом проявляется в одновременном погасании и просветлении обломочного зерна и регенерационной каймы. Состав кварцевый, полевошпатовый, кальцитовый, доломитовый, гипсовый.

В. Деструктивные цементы:

5) Проникновения. Осуществляются по трещинам разрыва или спайности в трещиноватых обломках

6) Коррозионный. Характеризуется проникновением и частичным замещением любых обломочных зерен веществом цемента.

7) Замещения

70.Диагенетические и катагенетические процессы преобразования песчаных пород.

Диагенез - установление физико-химического равновесия осадка при низких температуре и давлении. (Уравновешивание происходит в термодинамических условиях, близких к тем, которые существуют на поверхности земли за счет внутренних запасов энергии в веществах, слагающих осадок).

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.

Катагенез – это стадия глубинного преобразования осадочных пород под влиянием повышенных температур и давления, и подземных минерализованных вод.

В эту стадию осадочные породы претерпевают существенные преобразования, сопровождаемые изменением химико-минералогического состава, строения и физических свойств. Основными факторами преобразования пород являются температура, давление, вода, растворенные в ней соли и газообразные компоненты, рН, Eh и радиоактивное излучение. Направленность и интенсивность преобразований в значительной степени определяются составом и физическими свойствами пород. В процессе катагенеза происходит уплотнение пород, их обезвоживание, растворение неустойчивых соединений, а также перекристаллизация и образование новых минералов.

Типы цемента и влияние их на проницаемость песчаных пород

Нефтегазоносные песчаные горизонты часто обладают значительной изменчивостью коллекторских свойств вследствие различной степени цементации пород. При решении многих вопросов разведки и разработки месторождений нефти и газа важно знать закономерности такого изменения, что не представляется возможным без исследования цементирующей части пород - коллекторов.

Цемент обломочных пород рассматривается по различным признакам: составу, структуре, количеству, взаимоотношению с зернами, генезису и др. Наиболее полная сводка по цементации представлена в руководстве М.С. Швецова [2]. Она до настоящего времени служит основой при работе с пластическими породами.

В настоящей статье приводится детальное подразделение типов цемента (по признаку взаимоотношения его с зернами) и затрагивается вопрос о влиянии этих типов на проницаемость песчаных пород.

Типы цемента обломочных пород по признаку взаимоотношения зерен и цемента

Взаимоотношение цемента и зерен определяется: 1) формой выделения цементирующих минералов и 2) распределением их в породе.

Форма выделения минералов цемента бывает в виде пленок вокруг зерен, заполнения пор между зернами, образований в контактах зерен или в виде основной массы.

Распределение же цемента бывает равномерным и неравномерным. Соответственно этому и типы цемента по признаку взаимоотношения его с зернами можно разделить на две группы: равномерные и неравномерные.

I. Равномерные цементы

Группа равномерных цементов определяется одинаковыми взаимоотношениями зерен и цемента во всей породе, т. е. тем, что во всех участках шлифа цемент относится к одному типу.

Исходя из этого, к группе равномерных цементов относятся: плен очный, контактов ый, пор овый, неполный п оровый и базальный типы. Они показаны на рис. 1 и 2. Характеристика их приведена в таблице .

II. Неравномерные цементы

В породах чаще встречаются более сложные, чем приведенные выше, взаимоотношения между зернами и цементом, обусловленные неравномерным распределением цементирующих минералов. При этом следует различать два случая: 1) в разных участках шлифа наблюдаются разные из приведенных выше цементы (пленочный, контактовый, поровый, базальный, неполно-поровый); подобные случаи цементации удобно назвать смешанными; 2) в шлифе наблюдается сочетание участков с разными цементами (пленочный, поровый, базальный и т. д.) или с каким-то одним из них и участков без цемента. Для таких случаев удачным, по-видимому, является термин М.С. Швецова [2] сгустковые (пятнистые) цементы. В соответствии с указанными случаями в группе неравномерных цементов следует выделять две подгруппы: смешанных и сгустковых типов.

II -а. Смешанные типы

Смешанные типы цемента определяются таким образом тем, что цемент наблюдается во всех участках шлифа, но имеет в них разные формы выделения (пленочный, поровый, базальный). Присутствие цемента во всех участках шлифа является отличительным признаком от сгустковых типов, а разные формы цементации в этих участках отличают смешанные типы от равномерных.

При смешанной цементации могут быть разные типы в зависимости: а) от числа присутствующих в шлифе форм выделения цементирующих минералов (2-3 или все 5) и б) от объемных соотношений участков различных форм цементации.

Характерные признаки смешанных цементов и их возможные содержания приведены в таблице . Принцип подразделения их виден из диаграммы ( рис. 1 ) ( Редко встречающийся контактовый цемент не включен в диаграмму. Однако следует учитывать, что неравномерные типы возможны и с участием контактовой формы цементации. ). Некоторые из этих цементов показаны на рис. 2 . Неоднородные по составу цементы в продуктивных песчаных породах Урало-Волжской области нередко создают смешанный тип цементации, что видно на рис. 3 , б.

II -б. Сгустковые типы

Наличие участков (до 1-5 мм) и отдельных пор, в которых цемент отсутствует, являются характерной особенностью подгруппы сгустковых цементов и служат их отличительным признаком.

Сгустковая цементация весьма распространена в природе. Она может быть связана как с условиями образования осадка, так и процессами, происходящими в стадиях диагенеза осадка и эпигенеза п ороды.

Среди сгустковых цементов встречается несколько типов. Характерные признаки и количественные содержания их приведены в таблице. Принцип подразделения их виден по треугольной диаграмме на рис. 1. Зарисовки и фото некоторых из них представлены на рис. 2 , 3.

Сгустковые цементы часто встречаются в песчаниках и алевролитах франского и живетского ярусов Урало-Волжской области (см. рис. 3).

Приведенная характеристика различных типов показывает, что степень цементации породы (степень выполнения промежутков между зернами цементирующими минералами) удается определить изучением типа цемента по взаимоотношению его с зернами вместе с определением содержания его. Только по одному количеству цемента в породе нельзя судить о степени цементации ее, так как оно может быть одинаковым у разных типов.

Кроме взаимоотношений зерен с цементом, имеются и другие признаки, которые также характеризуют цементацию пород.

О влиянии цемента на пористость и проницаемость песчаников

В нашей работе выяснилась возможность установить функциональную зависимость между количеством цемента и величиной проницаемости. Для исследования были взяты образцы мелкозернистых кварцевых песчаников угерской свиты миоцена (Предкарпатский прогиб), гранулометрический, минералогический состав и контакты зерен которых практически одинаковы, а типы цемента различны.

Проведенное изучение показало, что закономерные обратно пропорциональные зависимости уменьшения проницаемости от увеличения количества цемента можно установить только в пределах выделенных групп типов цементации (равномерных, смешанных и сгустковых). Не учитывая тип цемента по взаимоотношению его с зернами, установить зависимость проницаемости от количества цемента не удается.

Полученные зависимости величины газопроницаемости от содержания различных типов цемента в мелкозернистых кварцевых песчаниках угерской свиты изображены для кальцитового цемента на рис. 4 .

Первая кривая показывает, что при содержании равномерного порового цемента 15% газопроницаемость мелкозернистых песчаников составляет меньше 100 миллидарси, а при 45-50% базального цемента порода становится практически не проницаемой.

На второй кривой видно, что при значительно более высоком содержании неравномерных (сгустковых) цементов (25-50%) песчаники имеют хорошие фильтрационные свойства в отличие от сравниваемых песчаников с равномерными цементами.

На третьей кривой нанесены данные, изображающие зависимость газопроницаемости от увеличения содержания неравномерно-порового цемента до порового. Здесь при содержании цемента 10% газопроницаемость достигает 3300 миллидарси.

Высокие значения проницаемости песчаников с неравномерными цементами, несмотря на значительно большее содержание его по сравнению с некоторыми равномерными типами, объясняются наличием микроучастков и отдельных пор без цемента или не полностью зацементированных. Система этих микроучастков и пор, сообщаясь между собой, минуя зацементированные микроучастки и поры, обусловливает хорошие фильтрационные способности песчаников.

Полученные данные показывают, что: а) содержание цемента в песчаниках - коллекторах нефти и газа - может колебаться от долей процента до 45 % в зависимости от типа цемента, б) коллекторами не могут служить только песчаники и алевролиты с базальным, базально-поровым, порово-базальным и с поровым цементом (песчаники и алевролиты - неколлекторы). При всех других рассмотренных здесь типах цемента (см. таблицу) песчаники могут быть коллекторами нефти и газа.

Изложенное позволяет заключить, что изучение типов цемента по признаку взаимоотношения его с зернами дает возможность правильно и достаточно точно оценивать коллекторские показатели песчаных и алевритовых пород, а самое главное оно позволяет объяснить закономерности в изменении этих показателей.

1. Смирнова Н.В. О типах цемента и влиянии цементации на коллекторские свойства песчаных пород. Тр. ВНИИ, вып. IV. Гостоптехиздат, 1954.

Осадочные породы образуются на поверхности Земли. Образование осадков, а затем и осадочных пород может идти различными способами – осаждение обломочного материала, выпадение из растворов определенных веществ, в процессе жизнедеятельности организмов.

В общем виде, можно так представить жизненный путь осадочных горных пород:

Гипергенез. Образование исходного материала в результате выветривания.
Седиментация. Перенос и осаждение образовавшегося материала.
Диагенез. Уплотнение осадков и потеря влаги.
Эпигенез (катагенез). Уплотнение под тяжестью вышележащих пород.
Метагенез. Глубокая переработка при которой происходит полное уплотнение до потери пористости и перестройка структуры.

Единой (общепринятой) классификации осадочных горных пород до сих пор не существует. В основу упрощенной классификации осадочных пород положено их разделение по происхождению на три большие группы (класса): обломочные (терригенные) – механические осадки, хемогенные – возникшие в результате выпадения осадков из воды или из других растворов, и органогенные – образованные из скоплений окаменевших остатков животных и растений. В каждом из этих классов существует своя классификация пород.

В строении осадочных горных пород принимают участие следующие компоненты: аллотигенные (образовавшиеся при разрушении других пород), аутигенные (появившиеся при образовании породы), органические, вулканогенные и космогенные.

Обломочные (терригенные) породы

Структуры обломочных (терригенных) горных пород

Структуры обломочных пород имеют собственные названия. Если порода сложена обломками размером 0,001-0,01 мм, то такая структура называется пелитовой или глинистой. При размере обломков от 0,01 до 0,1 мм структура породы алевритовая или пылеватая. Если же размер обломков больше 0,1 мм, но не превышает 2 мм, то структура породы псаммитовая или песчаная. В том случае, если размер обломков превышает 2 мм, то структура породы псефитовая или грубообломочная.

Классификация обломочных (терригенных) горных пород

Классификация обломочных горных пород основана на размере обломков, слагающих породу, их окатанности и рыхлости или сцементированности породы. Представлена она в таблице ниже.

Не стоит забывать о вулканическом (пирокластическом) материале. Его классификация тоже основана на размерах частиц и их сцементированности, кроме того, учитывается соотношение пирокластического материала и чужеродных примесей.

Обломки размером менее 1 мм называются вулканическим пеплом, 1-2 мм -- вулканический песок, 2-30 мм -- лаппили, а обломки размером более 30 мм называются вулканическими бомбами.

Цемент в терригенных горных породах

Как мы уже установили, обломочные горные породы могут быть рыхлыми и сцементированными. Что же может цементировать обломки?

Чаще всего встречается глинистый цемент, очень широко распространён карбонатный цемент: в роли цемента обычно выступают кальцит, сидерит и некоторые другие минералы. Кроме того, цемент может быть кремнистым, железистым, фосфатным и др.

Существует несколько типов цемента:

базальный – обломки друг с другом не соприкасаются, а свободно "плавают" в цементе;
поровый – обломки соприкасаются друг с другом, при этом цемент заполняет поры между ними;
плёночный – вокруг каждого обломка существует плёнка цемента;
контактовый – обломки очень тесно прижаты друг к другу, цемент можно встретить только в местах их непосредственного соприкосновения;

Кроме того, цемент может по-разному взаимодействовать с обломками. А именно:

Обрастать обломки. Такой цемент называют крустификационным.
Обломки могут дорастать (если совпадает состав цемента и обломков). Такой цемент называется регенерационным.
Крупные кристаллы цемента могут "заглатывать" обломки. Это пойкилитовый цемент.
Также цемент может разъедать обломки. Этот тип цемента назван коррозионным.

Кроме того, возможна цементация рыхлых пород без цемента. Как такое возможно? При большом давлении зёрна могут буквально "вгрызаться" друг в друга, изгибаться и подстраиваться под форму соседних зёрен. В результате такого уплотнения получается очень прочная порода.

Текстуры обломочных (терригенных) горных пород

У осадочных терригенных пород нередко встречается однородная текстура. Однако преобладают слоистые текстуры, при этом наблюдается обычно три вида слоистости: прямая, косая и волнистая. Существуют, конечно, и другие виды слоистости, но эти – самые главные. Для глинистых пород характерны сланцеватые текстуры, проявляющиеся в плитчатой отдельности.

Что интересно, по разным типам слоистости можно определить происхождение породы: были намыты обломки на морском берегу, в русле реки или даже перенесены ветром. В текстурах эта информация записана, словно в книге, которую надо суметь прочитать.

Особое внимание стоит уделять поверхностным текстурам. К ним относятся знаки ряби, следы капель дождя, следы ползания, трещины усыхания, отпечатки (глиптоморфозы) кристаллов солей и льда и т.д. Трещины усыхания, а точнее, слепок по таким трещинам – противоотпечаток, можно увидеть на одной из фотографий ниже.

О составе обломочных (терригенных) горных пород

Можно выделить три большие группы обломочных пород по составу:

Мономиктовые – на 90% и более состоящие из одного минерала. Чаще всего это кварцевые пески и песчаники.
Олигомиктовые породы образованы обломками двух минералов или пород, иногда обломками одного минерала и одной породы вместе.
Полимиктовые породы сложены из большого количества компонентов.

Название горной породе даётся по преобладающей фракции. Допустим, наша порода состоит из песчинок и карбоната. Как её назвать?

Если компонента песчаник с примесью известкового материала. Если содержание компонента 5-25%, то указывается название компонента с суффиксом "-ист", например, известковистый песчаник. И если компонента в породе 25-50%, то этот компонент указывается в названии с суффиксом "-ов", например, известковый песчаник. В том случае, если известкового материала у нас окажется >50%, породу нужно будет определить как известняк, т.к. карбонат будет преобладать.

Среди песков и песчаников существует особая классификация по составу.

Так, если песчаник или песок состоит из кварца на 90% и более, он называются кварцевым. Если кварца в породе 90-75%, порода будет названа олигомиктовой. И если кварца мезамиктовый песчаник или песок.

Граувакками называют породы, содержащие >75% обломков пород. Если обломков пород >25% и над полевыми шпатами преобладает кварц, то это кварцевые граувакки, иначе – полевошпатовые граувакки.

В песках и песчаниках могут присутствовать и важные для промышленности примеси. Если этих примесей акцессорными, если >2% – адъюнктивными. Необходимо правильно указать эти примеси в названии. Если примесей песок с монацитом. При содержании примесей 2-10%, добавляется "содержащий /компонент/", например, песок, содержащий монацит. И если примесей >10%, название компонента добавляется к названию породы в качестве прилагательного, например, монацитовый песок.

Можно ещё много говорить об терригенных породах, но здесь представлена только краткая информация. Перейдём к хемогенным породам.

Хемогенные породы

Структуры хемогенных пород

Структуры хемогенных пород подразделяются по величине слагающих породу зёрен. Если размер зёрен менее 0,01 мм, структура называется пелитоморфной, тонкозернистой при размере зёрен 0,01-0,1 мм, мелкозернистой, если размер зёрен 0,5-0,1 мм, среднезернистой, если размер кристаллов составляет 0,5-1 мм,а если кристаллы >1 мм, то структура будет крупнозернистой или крупнокристаллической.

Классификация хемогенных пород

Ниже перечислены классы хемогенных осадочных пород и указаны важнейшие представители этих классов.

Текстуры хемогенных пород

Текстуры осадочных хемогенных горных пород лучше рассматривать на примере конкретных пород -- слишком уж велико текстурное многообразие.

Среди карбонатных пород наиболее распространены следующие текстуры: плотные, пористые, кавернозные, брекчиевидные, пятнистые, слоистые и др.

Среди эвапоритов преобладают плотные и слоистые текстуры, иногда пятнистые. Гипс и ангидрит иногда могут иметь параллельно-волокнистое строение -- это всем известный гипс-селенит, из которого делают многочисленные сувениры.

У кремнистых пород текстуры довольно разнообразны: массивные, плотные, полосчатые, пятнистые, брекчиевидные и другие. Стоит только представить насколько разнообразны бывают рисунки у яшм, чтобы понять многообразие текстур кремнистых пород.

Многолики и фосфориты. Их текстуры бывают массивными, слоистыми, желваковыми, оолитовыми, брекчиевидными и, конечно же, конкреционными. Конкреции в фосфоритах -- довольно частое явление.

Аллитовые породы -- бокситы --

Состав хемогенных пород

Состав хемогенных осадочных горных пород вытекает из их классификации.

Полезная статья? Поделись с друзьями!

Авторские права на все тексты, фотографии и рисунки, использованные на сайте, принадлежат Лобастову Борису Михайловичу, за исключением изображений, отмеченных особо.
Любое копирование материалов без ссылки на данный сайт запрещено.
Этот сайт пользуется сервисом Google Analytics, пользующимся cookie-файлами, которые осуществляют сбор анонимных данных трафика.
(с) LBM02, 2011 — 2016

По месту отложения осадочные горные породы подразделяются на морские и континентальные. По условиям образования и составу осадочные породы подразделяются на:

- обломочные (продукты механического выветривания различных пород);

- химические (хемогенные, образуются в результате выпадения из водных растворов химических осадков);

- органогенные (образуются в результате накопления и преобразования остатков животного мира и растений).

Это деление несколько условно, так как многие горные породы имеют смешанное происхождение. Чаще всего осадочные горные породы наблюдаются в земной коре в виде плитообразных тел – пластов, линз, залежей, но могут образовывать и более сложные по форме тела типа гнезд или карманов, куполообразных и штокообразных залежей и др.

Формы первичного залегания осадочных пород зависят от условий и длительности процессов осадконакопления. Так, для морских осадочных пород наиболее характерными являются пластовые формы залегания, выдержанные по мощности на больших пространствах. Для континентальных отложений более присущи менее выдержанные по мощности пласты с частыми пережимами, а также неправильной формы залежи, отличающиеся быстрым вклиниванием на коротких расстояниях

Для структур осадочных пород единой классификации не создано. То связано с большим разнообразием их происхождения и облика. Принято рассматривать отдельно структуры обломочных, глинистых, химических и биохимических пород.

Обломочные осадочные породы классифицируются не по химическому и не по минеральному составу, а по размерам и форме обломков. Таким образом, обломочные осадочные породы одного и того же названия могут иметь различных химический и минеральный составы (табл. 5).

Классификация обломочных пород

Размер обломков, мм	Название структуры	Рыхлые (несцементированные)	Компактный (сцементированные)
Угловатые	Окатанные	Угловатые	Окатанные
Более 100	Сакситовая (скалистая)	Глыба	Валун	Глыбовая брекчия	Валунный
100-10	Псефитовая (грубообломочная)	Щебень	Галечник	Брекчия	Конгломерат
10-1	Псефитовая (грубообломочная)	Дресва	Гравий	Дресвелит	Гравелит
1-0,1	Псалитовая (песчаная)	Песок	Песчаник
0,1-0,01	Алевритовая (пылеватая)	Алеврит	Алеврит
Менее 0,01	Пелитовая (глинистая)	Пыль	Лесс

Обломочные осадочные породы делятся на рыхлые (несцементированные, сыпучие) и на компактные (сцементированные и уплотненные). Компактные обломочные породы представляют собой обломанный материал, сцементированный каким-либо веществом в сплошную массы или уплотненный.

Брекчия – сцементированный природный щебень и дресва.

Конгломерат - сцементированная галька и гравий.

Песчаник – сцементированный песок.

Алевролит – сцементированный суглинок.

Лесс – уплотненные пылеватые частицы. Строение землистое, очень нежный на ощупь, легкий, легко растирается между пальцами в тончайшую пыль, образуя мучнистую массу. В состав лесса входят очень мелкие зерна песка, глины, кальцит, бурый железняк и др. Вскипает при действии НСl, при увлажнении объем уменьшается. Имеет запах глины.

По соотношению обломков (зерен) и цементирующего вещества выделяют следующие типы цементов:

- базальный, когда в породе обломки составляют 30-35%, при этом они не соприкасаются друг с другом;

- поровый – заполняет поры между обломками;

- пленочный - цемент покрывает обломки тонким слоем, связывает их между собой;

- контактовый – цемента мало, он имеется лишь в местах соприкосновения обломков, поры остаются незаполненными.

Цемент может быть аморфным (обычно мономинеральный, например опаловый или фосфатовый) или кристаллическим (кальцитовый, гипсовый, кварцевый и т.д.).

Классификация текстур осадочных пород.

Текстуры	Обломочные	Глинистые	Хемо- генные	Органогенные	Сложного генезиса
Плотная, массивная	Брекчия, конгломерат, песчаник	Глины	Ангидрит, каменная соль, известняк	Мел, трепел, диатомит	Опока
Пористая, кавернозная	Гравий, песок, лёсс	Известняк, бурый железняк	Ракушечник, коралловый известняк
Слоистая, полосчатая	Алевролит	Суглинки, глины	Известняк	Мергель
Туфовая	Туф
Плойчатая	Глины

В породах химического или биохимического происхождения важнейшим структурным признаком является форма зерен. Идиоморфная структура – зерна с правильной кристаллографической формой, аллотриморфная - преобладают зерна неправильной формы.

Среди пород химического происхождения выделяют оолитовую и сферолитовую структуры.

В биогенных породах выделяют биоморфную (из обломков раковин), органогенно-обломочную (скопление обломков раковин) структуры.

Классификация химических и биохимических пород по размеру зерен.

Размеры зерен, мм	Название структуры
> 1	Грубозернистая
1 – 0,25	Крупнозернистая
0,25 – 0,1	Среднезернистая
0,1- 0,05	Мелкозернистая
0,05 – 0,01	Микрозернистая

Классификация химических пород.

Группы пород	Осадки и рыхлые г. п.	Сцементированные породы	Структуры
Галоидные	Каменная соль и др.	Крупнозернистая, среднезернистая, мелкозернистая, натечная
Сульфаты Карбонаты	Гипс, ангидрит Известняки, доломиты, магнезиты	Крупнозернистая, среднезернистая мелкозернистая, волокнистая, плотная
Железистые	Глауконитовые пески, рыхлые осадки и гидроокислы железа	Глауконитовые песчаники, бурые железняки	Крупнозернистая, среднезернистая, мелкозернистая; оолитовая, плотная, землистая

Классификация биохимических пород.

Группы пород	Осадки и рыхлые породы	Сцементированные породы	Структуры
Кремнистые	Трепелы, опоки, диатомит	Глобулярная, землистая
Карбонаты	Известняки, мел,	Ракушечная, землистая
Каусто-биолиты	Сапропель, гумусовые отложения	Сапропелиты, горючие сланцы, ископаемые угли	Тонкозернистая

В осадочных горных породах выделяют текстуры:

- первичные, возникающие в период накопления осадка или существования его в неотвердевшем состоянии, например, слоистые или подводнооползневые;

- вторичные, образуются в период превращения осадка в горную породу или при дальнейших изменениях породы.

Глинистые породы состоят из продуктов механического и химического разрушения горных пород. Глинистые осадочные породы различаются по характеру связей между частицами, пластичным свойствам, минеральному составу и происхождению. Среди глинистых пород по содержанию глинистых частиц < 0,005 мм выделяют глины (более 30%), суглинки (10-30%) и супеси (2-10%).

Глинистые породы состоят из трех главных групп глинистых минералов: каолинита, монтмориллонита и гидрослюды. В зависимости от этого различают глины каолиновые, монтмориллонитовые и гидрослюдистые.

Обычные глины белого цвета, содержащие органические вещества черного и темно-серого цвета, содержащие окислы железа и марганца – желто-бурого, буро-красного цвета, содержащие глауконит и хлорит – голубовато-зеленого цвета.

Тощие содержат значительное количество частиц кварца, халцедона, опала.

Жирные (огнеупорные) богаты каолином, жирны на ощупь. Цвет серый, желтоватый.

Сукновальная в воде не размягчается, а распадается в порошок. Впитывает жиры и масла.

Белая имеет белый, розоватый цвета, жирна на ощупь.

Бентонитовая имеет восковой блеск; белый, серый и оливковый цвета.

К биогенным породам относятся:

1. Нефть (С_nH_m) – смесь различных горючих веществ. Жидкая маслянистая порода черного, коричневого или желтого цвета (встречается также бесцветная и белая нефть), легкая (всплывает на поверхности воды), горит коптящим пламенем, имеет запах керосина.

2. Горючий газ.

3. Торф состоит из полуразложившихся растительных остатков, содержит углерод, кислород, азот и примеси минеральных веществ. Матовый, мягкий, цвет бурый, желто-бурый, черно-бурый. Легкий, в воде не тонет, окрашивает воду в бурый цвет. Легко загорается.

4. Ископаемые угли - различные естественные горючие вещества, образовавшиеся из растительных остатков прежних геологических периодов путем сложных изменений, выразившихся в постепенном обогащении углеродом так называемого материнского вещества угля. Исходным материалом для образования ископаемых угле служили отмершие остатки наземной растительности, как высокоорганизованных представителей, так и низших растений (водоросли). По характеру исходного материала выделяют сапропелевые угли, возникшие из спор (кеннельские угли) или из водорослей (богхеды), и гумусовые угли, в образовании которых принимала участие древесная растительность.

Бурый уголь – матовый, мягкий, бурый или черный цвет, черта бурая, спайность отсутствует, плотный, аморфный, легкий, от спички загорается и горит сильно коптящим пламенем с неприятным запахом. Его разновидности: лигнит, сохранивший строение дерева, гагат.

Каменный уголь (сапропелевый, сапропелит) – матовый, мягкий, темно-коричневый, черта темно-бурая, спайность отсутствует, сплошной плотный, аморфный, мягкий, горюч. Его разновидности – богхед, образовался за счет водорослей; кеннельский уголь, образовался за счет спор.

Каменный уголь (гумусовый, гумолит) – матовый, твердость средняя, черта черная, пачкает руки, спайность отсутствует, сплошной плотный, слоистый аморфный, горюч.

Антрацит – блестящий, твердость средняя, черный, черта черная, рук не пачкает, спайность отсутствует, сплошной, аморфный, хрупкий.

Работа 3.Определение осадочных горных пород.

Задание. Изучить основные свойства осадочных горных пород. Составить характеристику образцов, выданных преподавателем. Выяснить значение процессов осадконакопления в образовании полезных ископаемых.

Материал имеет истинную плотность 2,5 г/см 3 , среднюю плотность – 1800 кг/м 3 и обладает водопоглощением по массе 8%. Какова закрытая пористость материала?

(1)

Закрытая пористость материала - есть разность пористости материала и открытой пористости материала

Найдем значение П- пористость данного нам материала:

Теперь найдем пористость открытую:

m1=1800 кг масса сухого материала

Так как водопоглощение по массе нам известно Wm=8%

m2= 1944кг масса насыщенного водой материала

144 кг есть разность масс

Подставим полученные значения в формулу (1) получим

Ответ:Закрытая пористость составляет

Задача №2

При растяжении стального стержня длиной 160 мм и диаметром 16 мм его контролируемая длина при нагрузке 4 кН увеличилась на 0,015 мм. Определить модуль упругости стали Е.

Dl=

l= м

D(диаметр стержня)= м

R(радиус стержня)=

решение: E=

для того чтобы найти модуль упругости нам необходимо знать величину относительной деформации , так же необходимо вычислить напряжение материала при растяжении по формуле: .

Подставив имеющиеся данные получим:

212.26 ГПа

Ответ : E= 212.26 ГПа

Акустические свойства – звукопоглощение и звукоизоляция.

Звукопоглощающие материалы и изделия предназначаются для применения в звукопоглощающих конструкциях с целью снижения уровня звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий.

Поток звуковой энергии при попадании звуковых волн на поверхность ограждения частично отражается поверхностью ограждения, остальнаят звуковая энергия проходит через ограждение.

Звукопоглощение материалов оценивается коэффициентом звукопоглощения a.Коэффициент звукопоглощения есть отношение неотраженной энергии ,поглощенной поверхностью, к падающей энергии в еденицу времени.

Поглощение звуковой энергии в однородном пористом материале происходит за счет энергетических потерь на вязкое трение,преодолеваемое воздушным потоком в порах минерала, релаксационных процессов в с неидеальной упругостью скелета.

Коэффициент звукопоглощения зависит от частоты и угла падения звука. Чем большую пористость имеет материал,чем больше развита поверхность пор и больше пор сообщаются между собой, тем больше его звукопоглощение.

Звукопоглощение также зависит от толщины материала , расположению по отношению к источнику звука и других факторов.

Звукоизоляционные, или, как их еще называют, прокладочные материалы применяют для звукоизоляции в основном от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично для поглощения воздушного шума.

Нормируемыми параметрами звукоизоляции является индекс изоляции воздушного шума ограждающей конструкции (дБ) и индекс приведенного уровня ударного шума над перекрытием (дБ) . , определяются по соответствующим графическим зависимостям или таблицам нормативных документов.

Классификация осадочных пород, их технические свойства и применение в строительстве.

Осадочные породы в зависимости от условий их образования делят на три основные группы: обломочные породы, или механические осадки: рыхлые ( гравий, глины,пески), оставшиеся на месте разрушения пород или перенкесенные водой, а так же льдом( ледниковые отложения)) или ветром (эоловые отложения); сцементированные ( песчаники, конгломераты, брекчии); химические осадки( например гипс и известковые туфы), образовавшиеся из продуктов разрушения пород, перенесенных водой в растворенном виде: органогенные породы, образовавшиеся из остатков некоторых водорослей и животных (скелеты губок, кораллов, раковины и панцири ракообразных и др.)

большинство осадочных пород имеет более пористое строение,чем плотные магматические породы, а следовательно , и меньшую прочность. Некоторые из них сравнительно легко растворяются (например, гипс) или распадаются в воде на мельчайшие нерастворимые частицы ( например, глины).

Рыхлые обломочные породы- песок и гравий- применяют в качестве заполнителей для бетона, в дорожном строительстве, для железнодорожного балласта. Пески служат компонентом сырьевой смеси в производстве стекла, керамических изделий и др. Песчаные породы широко используют при возведении намывных плотин, дамб и др.

Глинистые породы сложены более чем на 50% частицами мельче 0.01 мм, причем не менее 25% из них имеют размер меньше 0.001 мм. Они характеризуются сложным минеральным составом.Кроме того , глинистые породы могут содержать обломочные зерна кварца, полевых шпатов,слюд, а также гидроокислы, карбонаты, сульфаты и прочие минералы. Наличие обломочной примеси значительно влияет на степень пластичности глины.

Глины находят большое применение . Каолиновые глины являются огнеупорными и их широко используют в керамической промышлености. Гидрослюдные глины и глины полимиктового состава применяют для изготовления кирпича, грубой керамики и других изделий. Глины являются также компонентом сырьевой смеси в производстве цемента. Глины используют как строительный материал при возведении земляных плотин.

Хемогенные породы

Карбонатные породы. Наиболее распространенными карбонатными породами являются известняки и доломиты. Известняк - порода, сложенная более чем на 50% кальцитом; доломит - порода, состоящая более чем на на 50% из доломита. Наличие примесей оказывает большое влияние на физико-механические свойства карбонатных пород.

Благодаря широкому распространению,легкой добыче и обработке обыкновенные известняки, доломитизированные известняки и доломиты применяют в строительстве чаще чем другие породы. Их используют в виде бутового камня для фундаментов,стен неотапливаемых зданий и жилых домов в районах с теплым климатом. а наиболее плотные породы применяют в виде плит и фасонных деталей для наружных облицовок зданий. Известняковый щебень часто используют в качестве заполнителя для бетона. Наконец, известняки широко используются как сырье для получения вяжущих веществ- извести и цемента.Доломиты используют для получения вяжущих и огнеупорных материалов в цементной, стекольной, керамической и металлургической промышленности.

Сульфотные породы состоят из сульфатных соединений ,выпадаюющих в осадок в случае увеличения их концентрации в природных водах. Гипсовые и ангидритовые породы слагаются одноименными минералами- гипсом и ангидритом, которые в природных условиях в результате гидратации и дегидратации переходят друг в друга. Ангидрит отличается от гипса большей твердостью.Обычно он имеет светлые цвета - белый, зеленоватый,светло-серый, серовато-голубоватый. Гипс и ангидрит служат сырьем для получения вяжущих веществ, иногда их применяют в виде облицовочных изделий.

Аллитовые породы характеризуются высоким содержанием глинозема. В этой группе выделяются две главные породы: бокситы и латериты.

Органогенные породы

Биогенные породы (силициды) сложены осадочным кремнеземом (опалом,халцедоном,кварцем). По морфологическому признаку выделяют пластовые и конкреционные кремнистые породы

.Главными разновидностями пластовых кремнистых пород являются диатомиты, радиоляриты,спонголиты, трепелы, опоки и яшмы.

Конкреционные кремнистые породы встречаются значительно реже.Кремнии могут быть рассеяны в различных породах-известняках, песчаниках, глинах

.Кремнистые породы находят разнообразное практическое применение. Яшмы используют как декоративный камень и в строительстве. Диатомиты, трепелы, опоки применяют для производства теплоизоляционных материалов, в виде минеральных добавок к вяжущим веществам (воздушной извести, портландцементу)

Органогенные известняки могут быть сложены целыми раковинами или обломками раковин различных морских беспозвоночных, а также остатками известковых водорослей.

Известняки-ракушечники применяют в строительстве. Способность легко распиливаться, небольшая плотность (от 0.8 до 1.8 ), малая теплопроводность - все это позволяет уменьшить толщину наружных стен зданий по сравнению с кирпичными, что снижает стоимость строительства.

Более плотные разновидности известняков используют для кладки фундаментов, наружной (отчасти и внутренней) облицовки стен, а щебень прменяют как заполнитель для бетона.

Прочность древесины. Зависимость прочности древесины от ее влажности.

Механические свойства древесины не отличаются от свойств , которые можно ожидать от пучка трубок или волокон.

Прочность древесины определяют путем испытания малых,чистых (без видимых пороков) образцов.Прочность древесины характеризуется пределами ее прочности при сжатии, растяжении, статическом изгибе, скалывании. Кроме того, могут определяться условный предел прочности при местном смятии и предел прочности при перерезании поперек волокон.

Прочность древесины как анизотропного волокнистого материала в большей степени зависит от того , под каким углом к волокнам направлена сила.

где , - предел прочности образцов соответственно при 12% и фактической влажности в момент испытаний;a - коэффициент изменения прочности при изменении влажности на 1%; при сжатии и изгибе a =0,04, при скалывании a=0,03;W- влажность образца (%) в момент испытаний.

Предел прочности древесины с влажностью в момент испытания равной больше предела гигроскопической влажности приводят к влажности 12% по формуле

где - пересчетный коэффициент, имеющий различные значения для различных пород и вида испытаний.

Роль обжига в технологии изделий строительной керамики

Обжиг- важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три : прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120 °С удаляется физически связанная вода и керамическаяя масса становится непластичной. Но если добавить воду то пластические свойства сохраняются. В температурном режиме от 450°С до 600°С происходит отделение химически связанной воды , разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства. При 800°С начинается повышение прочности изделий благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.

В процессе нагрева до 1000°С возможно образование новых кристалических силикатов ,например силлиманита Al, а при 1200°С - муллита . Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава , который обволакивает нерасплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом. Эта усадка называется огневой усадкой. В зависимости от вида глин она составляет от 2 до 8%. после остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Свойство глин уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин.

В зависимости от назначения обжиг изделий ведется до различной степени спекания. Спекшимся считается черепок с водопоглощением менее 5%. Большинство строительных изделий обжигается до получения черепка с неполным спеканием в определенном температурном интервале от температуры огнеупорности до начала спекания.

Интервал температур обжига лежит в пределах : от 900°С до 1100°С - для кирпича, камня , керамзита; от 1100°С до 1300°С - для клинкерного кирпича, плиток для полов, гончарных изделий, фаянса; от 1300°С до 1450°С- для фарфоровых изделий; от 1300°С до 1800°С - для огнеупорной керамики.

Свойства строительного стекла.

В строительстве используют почти исключительно силикатное стекло,основным компонентом которого является диоксид кремния Si . В процессе производства стекла и особенно на стадии его охлаждения возникает такая структура , которая может быть охарактеризована как промежуточная между полной беспорядочностью частиц жидкого расплава и полной упорядоченностью частиц вещества в кристаллическом состоянии. В стекле наблюдается лишь ближний порядок расположения частиц.что и обуславливает изотропность его свойств.

Плотность обычного строительного силикатного стекла - 2 . В зависимости от содержания различных добавок ,стекла специального назначения имеют плотность от 2,2 до 6,0 .

Прочность и деформативность стекла. Расчетный теоретический предел прочности при растяжении стекла составляет 12000 МПа, технический 30-90 МПа, что объясняется наличием в стекле микронеоднородностей, микротрещин, внутренних напряжений, инородных включений и др. Предел прочности при сжатии стекла может составлять 600-1000 МПа и более. Модуль упругости стекол различного состава колеблется в пределах ( 4.5-9.8) МПа . У стекла отсутствуют пластические деформации.

Хрупкость является главным недостатком стекла, которое плохо сопротивляется удару. Прочность обычного стекла при ударном сжатии всего 0.2 Мпа.

Оптические свойства стекол являются их важными свойствами и характеризуются показателями светопропускания (прозрачность), светопреломлением, отражением и рассеиванием. Обычные силикатные стекла пропускают всю видимую часть спектра и практически не пропускают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Коэффициент направленного пропускания света стеклами достигает 0.89.

Теплопроводность стекол меняется от состава в пределах 0.5-1.0 . Из-за малого значения коэффициента температурного расширения ( ) обычное стекло имеет малую термостойкость.

Теплоемкость стекол при комнатной температуре составляет 0.63-1.05 .

Звукоизолирующая способность стекла относительно высока. По этому показателю стекло толщиной в 1см соответствует кирпичной стене в полкирпича - 12 см.

Химическая стойкость стекла зависит от его состава. Силикатное стекло обладает высокой химической стойкостью к большинству агрессивных сред за исключением плавиковой и фосфорной кислот.

Читайте также: