Дипломная работа: Горные породы, алгоритмы их определения
Сообщаю правило, по которому алгоритмический процесс определения крупнообломочных пород признается завершенным. Крупнообломочная рыхлая порода, сложенная обломками угловатой формы размером: от 1 мм до 10 мм – дресва, от 10 мм до 100 мм – щебень, более 100 мм – глыбы. Крупнообломочная сцементированная порода, состоящая из обломков угловатой формы, - брекчия.
Крупнообломочная рыхлая порода, сложенная обломками округлой формы размером: от 1 мм до 10 мм – гравий, от 10 мм до 100 мм – галечник (галька), свыше 100 мм – валунник (валуны). Крупнообломочная сцементированная порода, состоящая из обломков округлой формы, именуется конгломератом. Если же размер обломков до 10 мм, то это гравелит.
Привожу краткое определение образца конгломерата. Вижу, что образец горной породы состоит из частиц без граней, ребер или неправильной формы размером более 0,01 мм – обломков. Порода – обломочная. Размер обломков более 1 мм – крупнообломочная порода. Форма обломков округлая, порода округлообломочная. Отделить обломки друг от друга нельзя, сцементированная. Крупнообломочная, из обломков округлой формы, сцементированная – конгломерат. Ответ принят как не противоречащий правилу.
Алгоритмы определения глинистых пород.
Сложены они частицами размером менее 0,01 мм, поэтому признак размера частиц, как и форма для них неприемлем. Остается только признак взаимосвязи частиц. Если глинистая порода пластичная, следовательно, частицы ее не связаны между собой, то это рыхлая порода. Если порода гладкая на ощупь и не пластичная, сжать ее нельзя, порода – сцементированная. Все исходные данные для определения глинистых пород получены.
Сообщаю правило, по которому алгоритмический процесс определения глинистых пород признается завершенным. Глинистая рыхлая порода называется глина, сцементированная – аргиллит.
Алгоритмы определения кристаллических пород.
Разделяются по количеству слагающих кристаллов (минералов). Если порода состоит из одного минерала (является агрегатом одного минерала), то это мономинеральная порода. Если в породе присутствуют кристаллы двух и более разных минералов, то порода полиминеральная.
Из мономинеральных рассмотрим породы белого цвета. Определяются они по диагностическим свойствам минералов белого цвета. Сначала оценим растворяется минерал в воде или нет. Растворимые в воде минералы определяются по вкусу. Если вкус минерала соленый, это галит, а жгуче-горько-соленый – сильвин.
Нерастворимые в воде минералы белого цвета определяются по твердости. Если минерал мягкий (ноготь на нем оставляет бороздку), это гипс (CaSO4 ∙2H2 O), средней твердости (не царапается ногтем, но царапается стеклом или лезвием ножа) – кальцит (CaCO3 ), твердый (сам царапает стекло) – кварц (SiO2 ).
Сообщаю правило, по которому алгоритмический процесс определения мономинеральной кристаллической породы белого цвета признается закончившимся.
Порода, состоящая из кристаллов галита, называется каменная соль, а сильвина – калийная соль. Последняя обычно имеет участки красного или синего цвета. Породу, сложенную кристаллами гипса, называют также гипсом (часто содержит примесь глины, отчего цвет породы серый). Породу, сложенную кристаллами кварца, именуют кварцитом. Породы из кристаллов кальцита разделяются по плотности и размерам кристаллов. Если кристаллы не видны и порода пористая, то это известняк. Если кристаллы видны, расположены хаотично и порода плотная, то это мрамор.
Беру в руку образец горной породы. Вижу, что у нее блестят гладкие поверхности, грани. Порода состоит из частиц правильных ограничений – кристаллов. Порода кристаллическая. Цвет минералов белый, порода мономинеральная. Проверяю, растворима она в воде или нет, определяю ее вкус. Безвкусная. Для выяснения названия слагающего ее минерала определяю его твердость. Ногтем он не царапается, не мягкий. Стеклом царапается, средней твердости. Кальцит. Кристаллы крупные, расположены хаотично, порода плотная. Мрамор. Ответ принимается, так как не противоречит правилу.
Полиминеральные кристаллические породы различаются по расположению минералов или текстуре. Если минералы расположены упорядоченно (ориентированы в одном направлении), то порода имеет ориентированную текстуру. Если минералы распределены беспорядочно или хаотично, у породы беспорядоченная текстура.
В породах с упорядоченной текстурой характер расположения может быть разным: равномерно по всей породе, причем порода имеет сплющенный, сдавленный (сланцеватый) облик, или группироваться параллельными полосами (линзочками) из минералов разного цвета.
Сообщаю правило, по которому алгоритмический процесс определения полиминеральной породы ориентированной текстуры признается закончившимся. Кристаллическую породу с ориентированным расположением минералов, равномерно распределенных по всей породе сплющенного или сланцевого облика определяют кристаллическим сланцем. Обычно это полиминеральная порода: кварцево-слюдистый и другие сланцы, но бывает и мономинеральной: слюдистый сланец. Если порода сплющена, а кристаллики мельчайшие (серицита) – это филлит. Если порода по внешнему облику (на ощупь) похожа на глинистую, но сплющена (сдавлена), то называется глинистым сланцем.
Название кристаллической полиминеральной породы, сложенной параллельными полосами из минералов разного цвета, гнейс.
Обычно размер кристаллов в кристаллических сланцах меньше размера минералов гнейса. Кристаллические сланцы, как правило, мелкокристаллические породы, гнейсы – среднекристаллические.
Полиминеральные кристаллические породы хаотичной текстуры различаются по минеральному составу.
Сообщаю правило, по которому алгоритмический процесс определения кристаллической полиминеральной породы с беспорядочным расположением кристаллов признается завершившимся. Если такая порода сложена белым кварцем, светло-серым плагиоклазом, белым, розовым до красного калиевым полевым шпатом, черной (биотит) или белой (мусковит) слюдой, то ее называют гранитом. Слюды в граните, как правило, не более 5-10%. Обычно у гранита крупнокристаллическая структура.
Кристаллическая полиминеральная порода хаотичной текстуры из 50% серого полевого шпата и из 50% (конечно, имеются отклонения в ту или иную сторону) темно-зеленого или черного минерала вытянутой формы – амфибола, принято называть диоритом. Если все то же самое, только вместо амфибола присутствует пироксен – темно-зеленый или черный минерал короткостолбчатого облика, то порода именуется габбро. Кристаллическую полиминеральную породу только из черных и (или) темно-зеленых минералов – пироксена и оливина называют перидотитом. Структура его обычно мелкокристаллическая. Если порода сложена одним пироксеном, это пироксенит, оливином – дунит.
В руке у меня образец горной породы. Вижу, что порода состоит из частиц с гранями (при повороте блестят), правильных ограничений – кристаллов – кристаллическая. Кристаллы белого (кварц), светло-серого (плагиоклаз), красного (калиевый полевой шпат) и черного (слюда) цветов – полиминеральная. Расположение минералов беспорядочное. Кристаллическая полиминеральная порода из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюды, расположенных хаотично, определяется гранитом. Ответ принят как не противоречащий правилу.
Кристаллических полиминеральных пород значительно больше, чем приведенных в качестве примера построения алгоритма их определения. Не затронуты щелочные породы и многие другие. Целью данной монографии не было создание всеобъемлющего алгоритма кристаллические и других пород. Показан лишь принцип построения алгоритма определения наиболее распространенных горных пород, которые будут использоваться далее в построении схемы естественно-научной модели геологии. Вероятностный мир литосферы, как и всей Природы, свидетельствует о громадном разнообразии любых типов горных пород, отсутствии в реальности среднестатистического песчаника или гранита, алгоритмы определения которых и приведены. Это как бы “идеальный газ” или “идеальная жидкость” в физике. Если такие понятия не использовать, законы газовой динамики и гидродинамики сформулировать нельзя.
Алгоритмы определения аморфных пород.
Визуально, по внешнему виду обосновать отнесение образцов горных пород к аморфным часто затруднено, а порой и невозможно. Необходимо изучение их под микроскопом. Исключение составляет вулканическое стекло, потому что стекло – это твердое аморфное вещество.
Аморфные породы состоят из аморфного вещества. Учитывая, что горные породы - это твердые вещества (ими сложена твердая, каменная оболочка земного шара – литосфера, как газами - атмосфера, водой - гидросфера), аморфные породы должны быть сложены твердыми аморфными веществами. К аморфным веществам относятся все газы, жидкости, а из твердых - стекла, смолы, гели и минерал опал. Из этого следует, что аморфные породы, как твердые вещества, могут слагаться стеклами и опалом.
Опал в аморфных, т.е. полностью или большей частью состоящих из опала, породах бывает в виде микроскопических панцирей диатомовых водорослей или в виде мельчайших шариков - глобулей. В обоих случаях панцири и глобули не могут плотно прилегать друг к другу, поэтому гладкая на ощупь порода из них микропористая (прилипает к языку; аргиллит хотя и гладкий на ощупь, плотный, к языку не прилипает, потому что глинистые частички имеют листоватую форму и плотно прилегают друг к другу). Цвет породы белый, как и опала, хотя часто пропитка гидроокислами железа придает ей желтоватый оттенок.
Учитывая, что стекло - это переохлажденная жидкость (быстроохлажденная жидкость, которая поэтому не смогла освободиться от излишней энергии - выделить тепло, и перейти в кристаллическое состояние с меньшим расстоянием между слагающими ее атомами), то стекловатые породы возникли из высоконагретой жидкости - лавы. Лава, с позиции физической химии, представляет собой высокоминерализованный нагретый водно-силикатный раствор, насыщенный газами. Расплавом лаву называть нельзя, ибо расплав - это индивидуальное, т.е. химически чистое, стехиометрическое вещество в жидком состоянии, кристаллизующееся при температуре перехода в жидкое состояние. Нагретая до жидкого состояния каменная соль (NaCI) при условии, что количество катионов натрия полностью соответствует количеству анионов хлора, - это расплав. Но стоит в него попасть незначительное количество воды, как расплав хлористого натрия перейдет в раствор хлорида натрия в воде. Чистое железо в жидком состоянии - расплав. При добавлении в него углерода становится жидким раствором углерода в железе, называемым жидким чугуном или жидкой сталью, в зависимости от содержания углерода. При охлаждении и кристаллизации они переходят в твердые растворы углерода в железе - чугун или сталь. В природе чистых веществ нет.
Если в лаве растворено мало газов, и она быстро остынет без образования кристаллов, в этом случае получается плотное вулканическое стекло.