double arrow

Структура и текстура пород

Практически любая порода состоит из минерального и порового объема.

Поровый объем породы оценивают относительным объемом всех пор (пустот), заключенных в породах между минеральными частицами или их агрегатами, и называют общей пористостью Р и выражают формулой

P = [Vп / (V0 + Vп)] 100, %(1.1)

где Vп – объем пор, м3; V0 – объем минерального скелета, м3.

Отношение объема пор к объему минерального скелета породы называют коэффициентом пористости

kп = Vп / V0 (1.2)

Из формул (1.1) и (1.2) вытекает, что

P = [kп / (1 + kп)] 100, %(1.3)

По происхождению поры делят на:

- первичные, сформированные при образовании пород;

- вторичные, появившиеся в результате процессов метаморфизма, выщелачивания, перекристаллизации и т. д.

По величине поры разделяют на:

субкапиллярные (диаметр пустот менее 0,2 мкм (0,2х10-6 м));

капиллярные (диаметр пустот 0,2 – 100 мкм);

сверхкапиллярные (диаметр пустот более 100 мкм).

По форме поры могут быть самого различного типа – межзеренные, пузырчатые, щелевидные, ветвистые и т. д.

Форма и размер отдельных пор и их взаимная связь определяют форму порового пространства породы.

Поры часто могут соединяться между собой и с внешней средой, образую извилистые каналы. Общий объем таких пор, отнесенный к объему всей породы, называют открытой (эффективной) пористостью Рэф.

Открытая пористость всегда меньше общей пористости: Рэф < P.

Пористость зависит от формы и размеров зерен, слагающих породу, степени их отсортированности, сцементированности и уплотненности. Если породы сложены частицами одинакового размера, то наименьшей пористостью обладают породы с окатанными зернами, наибольшей – с угловатыми и плоскими.

У равномерно-зернистых сцементированных пород пористость больше, чем у неравномерно-зернистых, так как в последнем случае промежутки между крупными частицами заполняют более мелкие частицы.

Пористость горных пород изменяется в значительных пределах от практически непористых и до P = 90 %. В среднем горные породы имеют P = 1,5–30 %.

Высокой пористостью обладают некоторые осадочные породы и выветрившиеся магматические породы.

Средняя пористость у осадочных пород:

сланцев – 8 %, песчаников – 15 %, известняков – 5–10 %.

Низкая пористость у магматических пород.

Минеральный объем породы описывают следующими важнейшими признаками строения горных пород, которые характеризуются соответствующими параметрами:

- структура:

- размерами и формой зерен;

- неоднородностью зерен по размерам и форме;

- относительным содержанием составляющих зерен каждого размера и каждой формы;

- степенью и способами связи между зернами породы;

- текстура:

- взаимной ориентацией зерен.

Структура горных пород характеризуется следующими основными параметрами:

Размер зерен, который оценивают средним диаметром зерен dср :

1. кристаллическая, которую в свою очередь подразделяют по размерам зерен на:

а) грубо- и крупнозернистую – от 0,50 до 5,00 мм;

б) среднезернистую – от 0,25 до 0,50 мм;

в) мелкозернистую – от 0,10 до 0,25 мм;

г) афанитовую – зерна менее 0,10 мм;

2. скрытокристаллическая;

3. стекловатая – сплошная стеклообразная масса;

4. порфировая, в общую кристаллическую или стекловатую массу вкраплены неоднородные по размеру зерна;

5. обломочная, породы сцементированы из обломков.

Форма минеральных зерен и пор, характеризуемая коэффициентом формы зерен Kфз, являющимся отношением их максимальных размеров L к взаимно перпендикулярным минимальным d

Kфз = L / d (1.4)

Неоднородность зерен по размерам оценивают коэффициентом неоднородности размеров зерен

Кнр = d90 / d10 ≥ 1, (1.5)

где d90 – максимальный диаметр зерен, занимающих 90 % площади образца, м;

d10 – максимальный диаметр зерен, занимающих 10% площади образца, м.

Неоднородность зерен по форме оценивают коэффициентом неоднородности формы зерен

Кнф = Кфз90 / Кфз10 , (1.6)

где kфз90 – определенный по формуле (1.4) коэффициент формызерен, занимающих 90 % площади образца;

kфз10 – коэффициент формызерен, занимающих 10 % площади образца.

Зерна в породе могут быть соединены между собой либо непосредственно гранями либо с помощью цементирующего вещества, т. е. тонкообломочного материала.

По химическому составу цемент может быть:

кремнистым, известковым (карбонатным), глинистым, железистым гипсовым, мергелистым, кальцитовым, фосфатным и др. Наибольшей прочностью обладают породы с кремнистым цементом, наименьшей – с глинистым.

По соотношению цементирующего материала и обломков выделяют следующие типы цементов:

- базальный – обломки заключены в цементирующем материале и не соприкасаются друг с другом;

- поровый – зерна соприкасаются друг с другом, а цемент заполняет промежутки между зернами;

- контактовый – цемент присутствует только на контакте зерен, а промежутки между зернами не заполнены;

- пленочный – цемент покрывает тонким слоем все обломки, связываяих между собой, часть пор между зернами остается незаполненной.

Из описанных типов цементов наибольшую прочность связи обеспечивает базальный цемент, наименьшую – контактовый.

Текстура породы характеризуется особенностями взаимного пространственного расположения и ориентировки более крупных составных частей (минеральных агрегатов, структурных элементов) в объеме породы, существенно влияющих на её свойства.

В физике горных пород выделяют в основном три вида текстур:

1. массивная текстура характеризуется неупорядоченным плотным расположением структурных элементов в объеме;

2. пористая текстура содержит большое количество пор в породе;

3. слоистая текстура представляет собой чередование упорядоченно расположенных структурных элементов в объеме породы.

Слоем называют геологическое тело, которое имеет более или менее однородный состав и ограничено приблизительно параллельными поверхностями.

Чередование слоев называют слоистостью горных пород, которую численно оценивают при помощи коэффициента относительной слоистости Пс, равного количеству прослойков n (или плоскостей ослабления), приходящемуся на единицу размера образца L, перпендикулярного слоистости

Пс = n/L, м-1 (1.7)


Сейчас читают про: