Какой признак положен в классификацию горных пород

Обновлено: 02.07.2024

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Всеостальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

· Габитус кристаллов. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцовиспользуется лупа

· Твердость. Определяется по шкале Мооса

· Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависитот отражательной способности минерала.

· Спайность — способность минерала раскалываться по определенным кристалографическим направлениям.

· Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

· Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать вшироком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфическихдефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).

· Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавойповерхности фарфорового бисквита.

· Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается припомощи обычного магнита.

· Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхностинекоторых минералов за счёт окисления.

· Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическомраскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдыеминералы могут с лёгкостью раскалываться, т.е. быть хрупкими (например, алмаз)

Эти свойства минералов легко определяются в полевых условиях.

6.Классификация магматических горных пород по химсоставу

Химический состав всех горных пород обычно представляется в виде процентного содержания окислов Si02, А1203, Fe203, FeO, MgO, CaO, Na2 О, К 2 О, Н 2 О, которые в сумме составляют более 98%.

В зависимости от процентного содержания Si02 магматические горные породы подразделяются на следующие группы:

1.ультраосновные - до 45 % (менее 45 %)

2.основные - (45 - 52)%

3.средние - (52 - 65)%

4.кислые - (65 - 75)%

Минералогический состав магматических горных пород определяется их химическим составом, особенностями магматического расплава и условиями его кристаллизации.

По условиям залегания магматические породы подразделяют на интрузивные(глубинные или абиссальные),гипабиссальные(полуглубинные) иэффузивные(излившиеся).

По степени содержания кремнезема эти породы делят на следующие группы: ультраосновные (менее 40%), основные (40 – 52 %), средние (52 – 65%), кислые (65 – 70%).

7.Классификация осадочных горных пород:

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путем. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (условия образования) осадочных пород. Согласно ей породы этого класса подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные и

Осадочные горные породы подразделяются на:

· терригенные горные породы, например песчаник,брекчия,алевролити др.

· хемогенные горные породы, например боксит,латерит,каменная соль,доломити др.

· биогенные горные породы, например коралловые известняки,диатомиты,торф,

каменный уголь и др.

· вуланогенно-осадочные горные породы, например вулканический туфи др.

Основные диагностические признаки, по которым производится определение наименования образцов осадочных горных пород: цвет, структура, текстура, отличительные (особенные) признаки, минеральный состав.

8. Классификация метаморфических горных пород

Исходные породы	Породы, образованные при температуре
низкой и средней (менее 400 °С)	высокой (400-600 °С)	весьма высокой (600-800 °С)
Региональный метаморфизм
Алюмосиликатные обломочные (песчаники, кремнистые сланцы)	Метаморфизованные песчаники, кварцито-песчаники, метаморфизованные конгломераты	Кварциты, гнейсы, метаморфизованные конгломераты	Кварциты, метаморфизованные кварциты, гнейсы, гранито-гнейсы, метаморфизованные конгломераты
Карбонатные (известняки, доломиты и т.д.)	Кристаллические известняки и доломиты	Мраморы, доломитовые мраморы, диопсидовые и тремолитовые мраморы	Мраморы, известково-силикатные кристаллические породы (бескварцевые гнейсы, мигматиты, диопсид-карбонатные, диопсид-скаполитовые, диопсид-амфиболовые породы)
Глиноземистые (глины, аргиллиты, алевролиты, мергели, кислые туфы и др.)	Филлиты	Кристаллические сланцы, гнейсы	Инъецированные гнейсы и мигматиты, гранито-гнейсы, чарнокиты
Железисто-магнезиальные (глины монтмориллонитовые, туфы основные и др.)	Зеленые сланцы	Амфиболиты, амфиболиты полевошпатовые, сланцы кристаллические, гнейсы	Амфиболиты, амфиболовые и пироксе-новые мигматиты, гнейсы инъецированные
Эффузивные различного состава	Порфириты, порфиритоиды, серици-товидные и зеленые сланцы	Кристаллические ортосланцы и ортоамфиболиты	Ортогнейсы, мигматиты, гранито-гнейсы, гнейсо-граниты
Ультраосновные и основные интрузивные	Талько-хлоритовые, талько-карбонатные породы, зеленые сланцы	Ортоамфиболиты, гранатовые амфиболиты	Ортоамфиболиты, гранатовые амфиболиты, мигматиты
Контактовый метаморфизм
Алюмосиликатные обломочные	Ороговикованные песчаники, алевролиты и др.	Контактовые роговики	Мигматиты, гранитизированные породы
Карбонатные	Кристаллические известняки и доломиты	Мраморы, тремолитовые, волостонитовые, диопсидовые породы, известково-силикатовые роговики	Мраморы и скарноиды
Глинистые туфы и туффиты	Пятнистые и узловатые сланцы	Контактовые роговики	Мигматиты, гранитизированные породы
Эффузивные различного состава	Ороговикованные эффузивы	То же	Гранитизированные породы или мигматиты

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших осадочных, магматических, а также метаморфических пород, происходящего в земной коре под воздействием эндогенных процессов. Эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минерального, а иногда и химического состава, структуры и текстуры пород.

Метаморфизм происходит под воздействием высокой температуры и давления, а также вследствие привноса и выноса вещества высокотемпературными растворами и газами. По преобладанию тех или иных факторов в ходе преобразования выделяется несколько различных типов метаморфизма.

Отличительными признаками горных пород такого типа метаморфизма является беспорядочная структура и текстура.

Класификационные признаки горных пород

Классификационные признаки горных пород Основными признаками горных пород являются минеральный и химический составы, структура, условия залегания и генезис. Следует различать породообразующие и акцессорные минералы. Причем, одни и те же минералы в одних породах являются породообразующими, в других – акцессорными. В зависимости от минерального состава породы могут относиться к моно- или полиминеральным. Для оценки способа образования горной породы необходимо произвести определение структурно-текстурных особенностей горной породы.

Под структурой горной породы подразумевается совокупность особенностей агрегатного строения горной породы, обусловленное размерами, формой, генезисом, взаимоотношением составных частей. Классификация горных пород бывает следующей:

* по агрегатному составу – кристаллические, обломочные, рганогенные,

смешанные;

* по взаимному расположению – однородные, беспорядочные и ориентированные;

* по способу защемления – плотные, массивные, пористые.

Текстура породы характеризуется характером расположения компонентов (однородная и неоднородная). Неоднородные текстуры: шлировая, гнейсовидная, флюидальная, миндалекалинная, сланцеватая. Формы залегания горных пород в земной коре можно свести к трем основным типам: пластовые тела, жилы и массивы. По отношению к вмещающим породам они могут быть согласными и не согласными. Пластовая форма тел характерна для осадочных пород, редко магматических. Массивы – характерны для магматических и метаморфических горных пород, редко осадочных. Жилы – форма залегания магматических и метоморфичеких пород.

14. Понятия о подземных, грунтовых водах и верховодке

Среди вод суши наибольшие запасы приходятся на подземные воды, общие запасы которых составляют 60 млн км 3 . Подземные воды могут находиться в жидком, твердом, парообразном состоянии. Они располагаются в почве и в горных породах верхней части земной коры.

Распределение магматических пород по группам (по кремнекислотности—основности) и по петрохимическим рядам (по общей щелочности) позволяет выделить следующий таксон систематики — семейства горных пород, т. е. сообщества магматических пород близкого минерального состава, характеризующиеся определенными отношениями кремнезема и щелочей. Для графического изображения этих соотношений используется бинарная TAS-диаграмма (total—alkali—silica) (см. рис. 2).
Дальнейшее деление семейств горных пород на виды и разновидности осуществляется введением новых классификационных критериев — количественно-минералогических, структурных, дополнительных петрохимических или геохимических. Вид горной породы — элементарное звено в систематике — выделяется по наибольшему числу признаков: составу первично-магматических типоморфных (главных) и существенных минералов, их количественным и структурным соотношениям в сочетании с некоторыми дополнительными петрохимическими параметрами. Характеристики видов плутонических магматических пород должны базироваться на их модальном минеральном составе, выраженном в объемных процентах.
Для вулканических пород при выделении видов также используются количественно-минералогические и химические характеристики. Для вулканических пород, модальный минеральный состав которых установить невозможно (присутствует стекловатая основная масса), в качестве первого классификационного признака может выступать только их химический состав или нормативные пересчеты.
В целях ликвидации двойственности в обозначении кайнотипных и палеотипных вулканических пород одного вида Петрографический кодекс рекомендует переход на единую одинарную кайнотипную номенклатуру для всех вулканических пород, принятую и в международной практике. Термины порфир и порфирит сохраняются только в наименованиях гипабиссальных магматических пород. Рекомендуется также отказаться от использования таких давно вошедших в практику, но устаревших терминов для палеотипных вулканических пород, как диабаз, мелафир, альбитофир, ортофир, кератофир и др. Для метаморфизованных вулканических пород следует употреблять названия метабазальт, метадацит и т. д.
Не следует использовать для видов вулканических пород названия, учитывающие только их структурные особенности: фельзит, витрофир, невадит, амигдалофир и т. п.; их целесообразно употреблять лишь в качестве прилагательных для некоторых разновидностей вулканических пород (риолит фельзитовый, трахит витрофировый и др.) Степень раскристаллизации вулканических пород не должна учитываться в названиях их видов; для разновидностей с преобладанием стекла в основной массе рекомендуется давать названия с приставкой (префиксом) гиало- (гиалобазальт, гиаломеланефелинит).
Кодекс не peгламентирует выделение разновидностей магматических пород иих номенклатуру. Право выделения таких разновидностей предоставляется самим исследователям при соблюдении ими единой номенклатуры видов магматических пород. Всоответствии с существующей практикой для выделения разновидностей магматических пород могут использоваться признаки: а) минералогические (особенности состава породообразующего минерала, например повышенная основность плагиоклаза; присутствие второстепенных или даже акцессорных минералов в количествах, превышающих нормальные для данного вида; отличные от среднего для данного вида значения цветового индекса, что обозначается приставками мелано- (мела-) или лейко- к видовому названию); б) химические (повышенные или пониженные содержания отдельных породообразующих оксидов; в) структурные (нетипичные для данного вида зернистость, порфировость, трахитоидность и т. п.).
Предложения о выделении новых петрографических видов должны быть до опубликования рассмотрены и одобрены Терминологической комиссией МПК. Предложения о выделении разновидностей магматических пород Терминологическая комиссия не рассматривает.
Магматические горные породы наряду с разделением их на группы по кремнекислотности–основности могут быть подразделены еще по степени мафичности — по величине цветового индекса М (отношение темноцветных минералов к салическим) на ультрамафические (М > 70), мафические (70 > М > 30), мафисалические (30 > М > 20), салические (М 50 % – структура гиалопилитовая, 50 %) и подчиненным количеством основной массы; структура последней варьирует от полнокристаллической до стекловатой (рис. 75; 95; 99, б). Син. полифировая.
Неравномернозернистая – структура породы, состоящей из зерен разной величины (рис. 30; 36; 49 и др.).
Нефелинитовая – структура основной массы нефелинсодержащих вулканитов. Характерная ее особенность – короткостолбчатый габитус микролитов нефелина и соответственно морфология их разрезов: квадраты, укороченные прямоугольники, шестиугольники. В меланефелинитах, нефелинитах основная масса, кроме нефелина, содержит клинопироксен, титаномагнетит, нередко стекло (рис. 35). Основная масса нефелиновых фонолитов отличается от описанной только присутствием идиоморфных лейст калиевого полевого шпата – фонолитовая структура (рис. 96; 132). Количество калишпата резко варьирует, поэтому в богатых нефелином фонолитах структура приближается к нефелинитовой, в богатых калишпатом – к трахитовой. Так как нефелинитовая и фонолитовая структуры связаны переходами, их часто рассматривают как синонимы.
Норитовая – гипидиоморфная структура, отличается от габбровой бoльшим, но примерно равным идиоморфизмом плагиоклаза и темноцветных минералов (нориты, оливиновые нориты). Наблюдаются реакционные каймы ортопироксена вокруг оливина.

Ойкокристаллы – в пойкилитовых срастаниях кристаллы, вмещающие вростки, называют ойкокристаллами, а сами вростки – хадакристаллами (рис. 12; 14; 15; 28; 35; 49; 87; 111; 125; 189).
Оливинофировая – порфировая структура вулканических пород, в которых вкрапленники представлены одним минералом, оливином (рис. 17; 39; 69; 74; 75; 76; 90).
Оливин-пироксенофировая – порфировая структура вулканических пород, в которых вкрапленники представлены оливином и пироксеном (рис. 70; 81; 91).
Олигофировая – разновидность порфировой структуры с небольшим количеством порфировых выделений (не более 5–10 % основной массы).
Опацитовая кайма – бурая до черной непрозрачная каемка вокруг вкрапленников темноцветных минералов. При резком изменении условий кристаллизации, например, при образовании основной массы, вкрапленники становятся неустойчивыми и разлагаются с образованием магнетита и других минералов (рис. 70; 104; 108; 110, б, в; 117; 153, б, в; 189).
Ортофировая – структура основной массы трахитов, характеризующаяся изометричными прямоугольными формами микролитов калиевого полевого шпата без примеси или с незначительной примесью стекла (рис. 118).
Офитовая структура (рис. 46; 48; 63). Син. диабазовая.
Оцелляровая – структура лейцитовых пород: кристаллы лейцита или псевдолейцита окружены микролитами клинопироксена (рис. 34; 83; 94). Син. глазковая, очковая.

Панидиоморфная (панидиоморфнозернистая) структура – почти все минералы породы имеют свойственные им кристаллографические формы, т. е. обладают высокой степенью идиоморфизма (рис. 4; 32; 44; 179–184; 186).
Пегматитовая макроструктура характеризуется наличием крупных и очень крупных зерен одного минерала, проросших закономерно ориентированными вростками другого (рис. 144). Наиболее типична для гранитных пегматитов, в которых такие срастания образуют калиевый полевой шпат и кварц. Форма вростков часто напоминает клинопись (древние еврейские письмена), поэтому такая структура получила название графической, или письменной. Подобные, но мелкозернистые, обнаруживаемые только под микроскопом структуры обычны в жильных породах, где они могут слагать всю породу с афировой структурой или только основную массу порфировидных пород. Различают микрографическую (рис. 143) структуру (вростки представлены ихтиоглиптами) и микропегматитовую (вростки имеют неправильную форму). Термин гранофировая объединяет обе названные структуры, хотя в литературе встречаются и другие толкования этот понятия.
Пертит – калиевый полевой шпат с закономерно расположенными вростками кислого плагиоклаза; это структура распадов твердых растворов (рис. 121; 126; 139; 170; 176), нередко осложненная пертитами замещения. Пертиты, различимые только под микроскопом, – это микропертиты; не различимые даже при больших увеличениях – криптопертиты.
Песочных часов структура – в скрещенных николях кристаллы пироксенов (авгита, титан-авгита) обнаруживают секториальное строение, нередко сопровождаемое концентрической зональностью (рис. 22). В метаморфических породах такая структура наблюдается у хлоритоида.
Петельчатая – структура серпентинизированных ультраосновных и основных пород, богатых оливином. Зерна неразложенного оливина сохраняются в виде островков внутри петель, сложенных серпентином (рис. 6; 7).
Пилотакситовая – структура основной массы базальтов, андезибазальтов. Состоит преимущественно из субпараллельно расположенных лейст плагиоклаза; в существенном, но подчиненном количестве присутствуют изометричные зернышки темноцветных минералов; возможно небольшое количество стекла (рис. 68; 69; 76; 80; 100, б; 101; 103; 110, а).
Пироксен-оливинофировая – вкрапленники эффузивной породы представлены двумя минералами – пироксеном и оливином (рис. 70; 81; 91).
Письменная – син. пегматитовая, графическая. См. пегматитовую структуру.
Плагиофировая – во вкрапленниках породы присутствует только плагиоклаз (рис. 101; 102; 141; 142; 155; 159).
Планофировая – см.линофировая.
Пойкилитовая – относительно крупные кристаллы одного минерала (ойкокристаллы) включают обильные, беспорядочно расположенные мелкие зерна другого или других минералов – хадакристаллы (рис. 12; 14; 15; 24; 32; 85–87; 167; 189).
Пойкилоофитовая – структура пород основного состава: в крупных ксеноморфных зернах темноцветов (ойкокристаллы), чаще всего в клинопироксене, заключены более мелкие разноориентированные лейсты плагиоклаза (хадакристаллы) (рис. 49).
Полифировая – син. невадитовая.
Полнокристаллическая – структура пород, не содержащих стекла.
Полукристаллическая – структура эффузивных пород, состоящих из кристаллов и стекла. Син. полустекловатая, неполнокристаллическая.
Порфировая – неравномернозернистая структура вулканических пород, состоящих из минералов двух генераций: крупных идиоморфных порфировых выделений (вкрапленников, фенокристаллов) и основной массы – криптокристаллической, микрокристаллической (микролитовой), полустекловатой, стекловатой. Особенности структуры: 1) структура основной массы всегда афанитовая; 2) минералы переменного состава (плагиоклаз, темноцветы и др.) во вкрапленниках и в основной массе отличаются по составу, габитусу; 3) не все минералы вкрапленников могут присутствовать в основной массе; 4) водосодержащие минералы в основной массе отсутствуют; 5) наблюдаются явления резорбции (оплавления) вкрапленников. Два поколения минералов в одной породе свидетельствуют о резкой смене условий кристаллизации. Примеры порфировых структур см. на рис. 64; 65; 80; 89; 100; 103; 104; 107; 108; 110; 117–119; 153; 157; 158; 164; 165; 185; 187–190).
Порфировидная – неравномернозернистая структура магматических, чаще гипабиссальных пород. Особенности структуры: 1) основная масса полнокристаллическая, мелко-, средне- и даже крупнозернистая; 2) основная масса сложена теми же минералами близкого состава, что и вкрапленники; 3) водосодержащие минералы могут присутствовать в основной массе; 4) явления оплавления и опацитизации не характерны; 5) плагиоклаз, темноцветы и другие минералы имеют близкий химический состав, что объясняется одинаковыми или почти одинаковыми условиями кристаллизации фенокристов и основной массы. Примеры порфировидных структур: рис. 22, а; 59; 60; 62; 79; 141; 142; 145; 146; 168; 169; 179–184; 186.
Далеко не всегда возможно провести четкую грань между порфировой и порфировидной структурами. В качестве критерия их различия часто используется размер зерен основной массы. Если вкрапленники погружены в афанитовую основную массу, структура порфировая; если матрица состоит из относительно крупных, различимых на глаз зерен, структура порфировидная.
Призматическизернистая – структура полнокристаллических пород, все минералы которой имеют более или менее призматический габитус. Характерна для бескварцевых полевошпатовых пород – сиенитов, нефелиновых сиенитов, эссекситов и др. (рис. 120; 124; 175). Встречается в полевошпатовых лампрофирах (рис. 180–182).

Рапакиви – порфировидная структура гранитов рапакиви. Крупные (до 5–10 см) порфировые выделения калиевого полевого шпата, часто округлой формы (овоиды), окружены каймой из зерен олигоклаза или олигоклаза и кварца. В последнем случае 3–4 соседних зерна кварца часто имеют одинаковую оптическую ориентировку. Основная масса по составу отвечает биотит-роговообманковому граниту (рис. 168; 169). Син. маргинационная.
Решетчатая – микроструктура серпентинитов: пересекающиеся полоски серпентина образуют решетку с замкнутыми близкими к четырехугольникам отверстиями. Последние выполнены серпентином (например, антигоритом), отличающимся от серпентина решетки (хризотил) (рис. 8).

Толеитовая – структура долеритов и базальтов или их основной массы. В угловатых промежутках между лейстами плагиоклаза наряду с авгитом встречаются незначительные участки стекла с микролитами и дендритами плагиоклаза и рудного минерала. Иногда можно наблюдать три генерации плагиоклаза: вкрапленники, лейсты в основной массе, микролиты в стекле (рис. 77).
Трахитовая – структура основной массы, главным образом трахитов. Разновидность микролитовой структуры; состоит из субпараллельно расположенных сравнительно крупных удлиненных микролитов щелочных полевых шпатов, преимущественно санидина. Микролиты плотно прилегают друг к другу, так как темноцветы и стекло почти или совсем отсутствуют (рис. 100; 119; 131).

Фанеритовая – структура полнокристаллических пород, в которых зерна минералов различимы невооруженным глазом. Подразделяются на грубо– (размер зерен > 5 мм), средне- (1 –5 мм) и мелкозернистые (< 1 мм). Син. явнокристаллическая.
Фельзитовая – структура кислых вулканических пород или их основной массы. Часто имеет вторичный генезис, так как кислое стекло легко девитрифицируется, раскристаллизовывается, в тонкозернистый афанитовый агрегат. Поскольку фемические минералы (вкрапленники) выделились на раннем этапе кристаллизации, возникающие структуры основной массы (микропойкилитовая, сферолитовая, фельзитовая) состоят из K-Na полевого шпата и кварца (первоначально вместо кварца мог присутствовать тридимит). Эти структуры характерны для кислых эффузивов нормального и умеренно-щелочного рядов. В фельзитовой структуре размеры зерен кварца и полевых шпатов около 0,02 мм, поэтому в шлифе толщиной 0,02–0,03 мм фельзитовый агрегат укладывается в один слой. Но даже при больших увеличениях определить минералы трудно: можно увидеть контуры зерен, полоску Бекке, дисперсионный эффект (рис. 117; 157).
Микрофельзитовая структура – размер зерен меньше 0,01 мм. В шлифе это многослойный агрегат: контуры зерен теряются, в скрещенных николях видна сборная анизотропия – агрегат имеет серый цвет (рис. 110, б; 153, б; 161; 165). Син. криптофельзитовая (рис. 153, а, в). Если размер зерен больше 0,02 мм, структура становится микрозернистой; минералы уже можно определять, но такие структуры встречаются редко (рис. 159; 164).
Фонолитовая структура (рис. 96; 132). См. нефелинитовую структуру.

Горные породы разнообразны по своему происхождению, составу, строению и свойствам. Изучать свойства горных пород невозможно без систематизации их в определенном порядке, т. е. без классификации. Классификация — это основной раздел любой естественной науки, первый и важный этап обобщения, она отражает степень изученности рассматриваемых предметов в определенном аспекте. Во всякой пауке общая классификация изучаемых предметов является центральной теоретической проблемой.

Классификация горных пород в инженерной геологии является, кроме того, средством и методом их незнания. Она необходима для:

1) разделения всего многообразия горных пород, встречающихся в природе, на группы, существенно различающиеся по генетическим и петрографическим признакам и строительным качествам, чтобы, пользуясь классификацией, можно было давать предварительную инженерно-геологическую оценку горных пород;

2) построения инженерно-геологических карт, разрезов, схем;

3) определения состава, объема, методики и направления инженерно-геологического изучения горных пород;

4) выбора методов улучшения свойств горных пород.

Единой общепринятой классификации горных пород в инженерной геологии пека нет. Это связано с недостаточной изученностью их свойств и трудностью одной классификацией удовлетворить разнообразные требования строительной практики. Существуют классификации специальные и общие. Специальные классификации разработаны применительно к запросам той или иной отрасли строительного дела. Они обычно основываются на учете одного какого-либо признака горных пород, и в этом случае их подразделяют сравнительно детально.

Общие классификации предназначаются для различных отраслей строительства. Они разработаны с учетом нескольких или многих признаков горных пород. В них обычно выделяются все наиболее распространенные типы горных пород и дается с той или иной степенью детальности их строительная характеристика. Естественно, что общие классификации менее детальны, чем специальные, поэтому последние как бы дополняют первые.

Из специальных классификаций наиболее распространены следующие.

Классификация по устойчивости пород в откосах. Мерой такой устойчивости является угол естественного откоса, т. е. предельный, наибольший угол наклона поверхности откоса, при котором горные породы находятся еще в устойчивом состоянии (не осыпаются, не обваливаются, не оползают). Эта специальная классификация применима при проектировании и строительстве невысоких насыпей, выемок, дамб и других земляных сооружений.

Классификация по несущим способностям пород, определяющимся той наибольшей на них нагрузкой, которая не вызывает опасных деформаций сооружений, осадок, нарушения их устойчивости. Эта классификация широко используется при проектировании и строительстве фундаментов сооружений.

Классификация по способу и трудности разработки горных пород. В этой строительной классификации горные породы подразделяются на категории в зависимости от того, каким инструментом они разрабатываются: подборочной лопатой или штыковой, с применением кайла, лома или других ударных инструментов, с частичным применением взрывных работ или только взрывным способом. Этой классификацией широко пользуются при выполнении различных земляных работ, так как категория пород определяет стоимость 1 м3 земляных работ.
Классификация по крепости пород, характеризующейся их сопротивлением разрушающим усилиям. Эта классификация известна как классификация М.М. Протодьяконова (табл. I-1). За меру крепости пород в ней принят коэффициент кажущегося трения, названный автором коэффициентом крепости. Классификация М.М. Протодьяконова имеет очень широкое применение в инженерной практике, особенно в горном деле.

Классификация по степени водопроницаемости или водопоглощения. Показателями водопроницаемости горных пород, а для скальных и полускальных пород также их трещиноватости и закарстованности являются коэффициент фильтрации и удельное водопоглощение. Коэффициент фильтрации характеризует скорость движения воды (м/сут, см/сут) в породе при напорном градиенте, равном единице. Под удельным водопоглощением понимают расход воды (л/мин), поглощаемой горными породами, вскрытыми скважиной, при напоре 1 м и длине испытуемого интервала 1 м. Коэффициент фильтрации является абсолютной характеристикой породы, а удельное водопоглощение — относительной, сравнительной. Оба эти показателя свойств горных пород часто используются для решения различных строительных задач.

Из общих классификаций в настоящее время наиболее известны классификации Н.Н. Маслова, Е.М. Сергеева, Строительных норм и правил (СНиП II—15—74) и Ф.П. Саваренского.

В классификации Н.Н. Маслова основными признаками для подразделения различных петрографических типов горных пород на классы и группы служат их механическая прочность и водостойкость. В соответствии с этим в ней выделяют пять классов пород (скальные, полускальные, сыпучие, глинистые, сильно сжимаемые), каждый из которых в свою очередь подразделяется на группы (гидростойкие и гидронестойкие). В этой классификации учтены важные для строительной оценки свойства пород, но в ней недостаточно полно отражены генетические и петрографические признаки пород и характерные количественные показатели их свойств.

В классификации Е.М. Сергеева выделены классы, группы и подгруппы пород. Первые два класса характеризуются по наличию или отсутствию в породах жестких структурных связей, т. е. по признаку, проявляющемуся главным образом в образце. Третий и четвертый классы составляют почвы и искусственные грунты, т. е. специфические генетические образования. При выделении групп и подгрупп в одном случае учитываются генетические, а в другом — петрографические признаки пород. Третий и четвертый классы на группы не подразделяются. Следовательно, в классификации Е.М. Сергеева в основу выделения классов, групп и подгрупп положены важные, но различные признаки. Эта классификация не содержит количественных характеристик свойств горных пород.

В СНиП не выделяются в самостоятельную группу породы относительно твердые — полускальные, существенно отличающиеся от скальных по своим строительным качествам. Наконец, в них принят совершенно неправильный принцип классификации песков по массе суммы различных фракций. Наименование песку дается по совокупности фракций. Так, например, по этой классификации песок следует называть мелким, если масса частиц крупнее 0,1 мм составляет в нем более 75 %, хотя мелких песчаных частиц в породе может быть ничтожно мало. Естественно, что такой песок будет обладать свойствами, нехарактерными для мелкого песка. Так же выделяются и другие разности песков. При такой классификации визуальное описание песков, выполняемое при полевых работах, никогда не будет совпадать с лабораторными данными. В этой классификации не выделяются тонкозернистые пески, широко распространенные в природе, и совсем необоснованно выделяются пески пылеватые.

Строительные нормы и Правила выполнили важную роль в установлении единообразия и порядка в классификации горных пород, однако приведенная в них номенклатура горных пород не отвечает современному уровню их инженерно-геологической изученности. Она затрудняет давать инженерно-геологическую характеристику пород и не стимулирует повышение качества инженерных изысканий. Надо полагать, что со временем она будет исправлена.

Из всех известных общих классификаций принципиально наиболее правильной является классификация Ф.П. Саваренского. Эта классификация с изменениями и дополнениями, внесенными нами с целью более полного учета генетических и петрографических признаков и физико-механических свойств горных пород, рассматривается ниже.

где σсж — предел прочности пород на одноосное сжатие, кгс/см2.
Классификация пород по крепости, составленная М.М. Протодьяконовым, приведена в табл. 1.

Отметим, что в практике разведки и разработки месторождений нередко встречаются породы с пределом прочности на сжатие, превышающим 2000 кгс/см2, в то время как наибольшая величина коэффициента крепости в приведенной классификации принята равной 20. Многолетний опыт использования шкалы крепости пород М.М. Протодьяконова свидетельствует о том, что расчетные формулы, в которые входит коэффициент крепости, дают достаточно точные для практических целей результаты и в тех случаях, когда наикрепчайшие породы характеризуются коэффициентом крепости, равным 20, т. е. вводить более высокие баллы для коэффициента нет необходимости.
С другой стороны, для некоторых пород, имеющих предел прочности на сжатие менее 100—200 кгс/см2, формулы для практических расчетов являются приемлемыми только в тех случаях, когда коэффициент крепости увеличивается до 3—4.
Наличие классификации пород по М.М. Протодьяконову, приближенно отражающей их общую характеристику по добываемости, не исключает целесообразности классифицировать горные породы по частным признакам для оценки тех или иных их технологических характеристик.
Для расчета норм выработки на бурение шпуров в геологоразведочных организациях и на горных предприятиях пользуются единой классификацией пород с разделением их на 20 категорий. В основу этой классификации, рекомендованной в 1969 г. Министерством геологии бывш. СССР в Единых нормах выработки (EHB), принято деление пород на категории по чистому времени бурения шпуров в стандартных условиях.
Сопоставление категорий пород по классификации М.М. Протодьяконова и EHB 1969 г. приведено в табл. 2.

С учетом того, что в сыпучих, малосвязных и мягких породах геологоразведочные выработки еще во многих случаях проходят с ручной выемкой, в действующих в настоящее время EHB на горнопроходческие работы Министерства геологии России приводится следующая классификация горных пород по способам выемки (табл. 3).

В различных ведомствах для нормирования горных работ пользуются целым рядом других классификаций, составленных применительно к тем или иным производственным условиям или операциям рабочих процессов.
Весьма существенное значение для технологии горных работ в процессе разведки и разработки месторождений имеют такие характеристики породных массивов, как трещиноватость, водопроницаемость или водообильность и устойчивость.
Трещиноватость породных массивов характеризуется количеством трещин и их размерами.
В зависимости от этих факторов различают породы:
1. Сильнотрещиноватые — с глубокими хорошо видимыми трещинами, располагающимися на расстоянии 10—30 см одна от другой.
2. Трещиноватые — с видимыми неглубокими трещинами, располагающимися в массиве в различных направлениях на сравнительно большом расстоянии (до 50 см).
3. Нетрещиноватые — без видимых невооруженным глазом трещин.
Трещиноватость пород оказывает существенное влияние на их устойчивость и способность разрушаться при горных работах.
Под водопроницаемостью понимают способность породы пропускать сквозь себя воду.
В рыхлых породах вода фильтруется в горную выработку, в более плотных — попадает в нее через открытые соединенные между собой поры и трещины. Количество воды, поступающее в выработку, характеризуется также водообильностью пород. По этому признаку породы разделяют на следующие группы:
1) сильноводообильные — дебит скважин более 10 л/с,
2) водообильные — с дебитом от 1 до 10 л/с,
3) слабоводообильные — с дебитом от 0,1 до 1 л/с,
4) водоносные — с дебитом от 0,01 до 0,1 л/с,
5) водоупорные — практически сухие,
6) водонепроницаемые — безводные.
В зависимости от количества воды, поступающей в горные выработки, применяют те или иные средства водоотлива.
Устойчивость пород, характеризующая способность их не обрушаться при обнажении снизу или с боков, имеет большое влияние на выбор средств поддержания выработок. Устойчивость пород зависит от их прочностных показателей, трещиноватости и в некоторых случаях — водообильности. Классификации пород по устойчивости носят несколько условный характер, приведем одну из них:
1. Весьма неустойчивые, не допускающие даже незначительных обнажений и требующие незамедлительного или даже опережающего возведения крепи.
2. Неустойчивые — допускающие на короткое время небольшое обнажение и требующие прочного крепления.
3. Средней устойчивости — допускающие на непродолжительное время обнажения на значительной площади и требующие поддержания вслед за обнажением.
4. Устойчивые — допускающие обнажение значительных площадей на сравнительно длительное время и требующие лишь частичного поддержания.
5. Весьма устойчивые — допускающие обнажение больших площадей на длительное время и не требующие поддержания.
Количественные характеристики устойчивости пород принимаются различными не только в тех или иных отраслях горной промышленности (горнорудной или угольной), но даже в отдельных, например угольных, бассейнах.

Читайте также: