Geologijos teorija

5 ĮVADAS Geologija – mokslas apie Žemę. Geo – Žemė, logija – mokslas. Geologijos mokslas susiformavo XVIII a. pabaigoje. Statydami ir eksploatuodami įvairius statinius ir pastatus, susiduriame su daugeliu procesų ir reiškinių, kurie savo ruožtu daro įtaką gamtinių sąlygų ir pastatų tarpusavio sąveikai. Tai inžinerinės geologinės sąlygos. Jas kaip tik ir tiria inžinerinė geologija. Tiesioginis inžinerinės geologijos tyrimo objektas – inžinerinės geologinės sąlygos, iš kurių svarbiausios yra gruntai, ant kurių arba iš kurių statomi pastatai, tiesiami keliai. Gruntų fizinės ir mechaninės savybės priklauso nuo daugybės geologinių procesų, kuriems vykstant, iš mineralinės medžiagos jie formuojasi. Pagrindinės statybos aikštelės inžinerinės geologinės sąlygos yra šios: 1.gruntai, jų sudėtis, savybės, kilmė, būklė, išplitimas; 2.gamtiniai ir pastatų statybos bei eksploatavimo arba ūkinės žmogaus veiklos metu prasidedantys geologiniai procesai, jų pobūdis ir įtaka pastatams; 3.hidrogeologinės sąlygos, lemiančios gruntų būklę bei stiprumą ir naudingųjų iškasenų telkiniai; 4.vietovės reljefas. Norint teisingai įvertinti statybos aikštelę inžineriniu geologiniu požiūriu, nepakanka žinoti tik statybos aikštelės gruntų fizines ir mechanines savybes. Reikia išnagrinėti gruntų sandarą, stratigrafiją, tektoniką, geomorfologiją, hidrogeologiją, vykstančius geologinius procesus ir reiškinius. O tai jau yra ištisa mokslo grupė. 1.Kosmogonija (mokslas apie Žemės susidarymą ir padėtį saulės sistemoje). 2.Mineralogija (mokslas apie mineralus, jų fizines bei mechanines savybes). 3.Petrografija (mokslas apie uolienas, kurios sudarytos iš mineralų). 4.Paleontologija (mokslas, apie anksčiau gyvenusių gyvūnų ir augalų liekanas). 5.Stratigrafija (mokslas, apie uolienų sluoksniavimosi tvarką ir sandaros ypatybes). 6.Tektonika – tiria Žemės plutos vystymosi ir sandaros ypatybes. 7.Geomorfologija (mokslas apie Žemės paviršiaus reljefą, jų formų susidarymą bei vystymąsi). 8.Hidrogeologija (mokslas apie požeminius vandenis, jų kilmę, slūgsojimo sąlygas bei judėjimą Žemės plutoje). Gamtiniai geologiniai procesai pradėjo riboti žmogaus veiklą, todėl pasidarė būtina geologinius procesus tirti, vertinti ir juos numatyti. 6 Statydami ir eksploatuodami įvairius statinius žmonės susiduria su daugeliu procesų ir reiškinių, kurie įtakoja gamtinių sąlygų ir statinių tarpusavio sąveiką. Inžinerinė geologija turi atskleisti visas šias sąlygas, kurios vyksta projektuojamų ir jau esamų statinių sąveika su gamtine aplinka. Inžinerinė geologija padeda parinkti geriausias, geologiniu požiūriu pastoviausias vietas įvairiems statiniams. Inžinerinės geologijos pagrindiniai uždaviniai: 1.Kadangi statybos aikštelių geologinį pagrindą sudaro įvairaus geologinio amžiaus ir skirtingos kilmės sluoksniai, tai viena iš užduočių yra gruntų arba uolienų sudėties sandaros būvio savybių ir slūgsojimo sąlygų ištyrimas. Būtina numatyti grunto elgseną veikiant inžineriniam statiniui. 2.Geologinių gamtinių procesų ir sukeltų žmogaus inžinerinės veiklos ištyrimas. To reikia šių procesų pobūdžiui ir galimos įtakos esamiems statiniams nustatyti, o taip pat šios įtakos reguliavimo ir gamtos apsaugos rekomendacijų pateikimas. 3.Inžinerinių geologinių sąlygų plitimo dėsningumų nustatymas. Inžinerinė geologinė žmogaus veikla turi 5 pagrindines kryptis: 1.Naudingųjų iškasenų gavyba. 2.Agrotechninė žmogaus veikla. 3.Civilinių, pramoninių ir hidrotechninių statinių statyba ir eksploatacija. 4.Gamtinių geologinių procesų įtakojimas. 5.Geologinės aplinkos apsauga. Konspekte, atsižvelgiant į statybos specialybių inžinerinės geologijos kurso programą, pateikiamos svarbiausios žinios iš mineralogijos, petrografijos ir hidrogeologijos, žinios apie Žemę, apie geologinius ir inžinerinius geologinius procesus bei bendrųjų, taip pat specialiųjų inžinerinių geologinių tyrinėjimų atskirų rūšių statyboms pagrindus. Aprašant atskirus klausimus, kur tik galima, remtasi atliktais moksliniais tyrimais. Dėl ribotos konspekto apimties ne visi klausimai detaliai išnagrinėti, todėl apie juos skaitytojas ras specialioje literatūroje, kurios sąrašas pateikiamas konspekto gale. Trumpa inžinerinės geologijos istorija Inžinerinė geologija labai jauna geologijos mokslo šaka. Kaip savarankiškas mokslas ji susikūrė šio amžiaus trečiajame dešimtmetyje. Tačiau senieji žmonijos kultūros paminklai liudija apie tai, kad senovės babiloniečiai, egiptiečiai, kinai jau turėjo tam tikrų geologinių žinių. XVIII a. statybos žinynuose kalbama apie tai, kaip teisingai nustatyti uolienų stiprumą, kaip ištirti požeminį vandenį ir jo įtaką pastatų pagrindams. Inžinerine geologija pirmieji susidomėjo inžinieriai statybininkai. Kai kurie iš jų tapo net žymiais geologijos specialistais. Pavyzdžiui, kanalų ir kelių tiesėjas Viljamas Smitas (William 7 Smitli). XIX a. viduryje buvo tiesiami geležinkeliai, statomi hidrotechniniai statiniai (Sueco kanalas), stambios hidroelektrinės Europoje, Jungtinėse Amerikos Valstijose ir kitur. Statant stambius objektus, teko kviestis į pagalbą geologus. Apie tai byloja archyvuose likę dokumentai. Inžinerinės geologijos raida skirstoma į tris periodus. Pirmasis periodas — tai XIX a. pabaiga ir XX a. pradžia. Tuomet Rusijoje buvo intensyviai tiesiami geležinkeliai. Pirmieji inžineriniai geologiniai tyrinėjimai atlikti 1842 metais, tiesiant Maskvos—Peterburgo geležinkelį. Vėliau buvo tiesiamas Kaukazo, Didysis Sibiro, Užkaspijo ir kiti geležinkeliai. Jie nusitęsė per didžiules teritorijas su labai skirtingomis gamtinėmis sąlygomis. Statybos metu buvo susiduriama su labai įvairiais geologiniais procesais ir reiškiniais: nuošliaužomis, karstiniais, eoliniais dariniais, daugiamečiu įšalu ir kt. Pirmą kartą geologijos mokslo duomenis pradėta taikyti geležinkelių tiesimui. Pažymėtini Šie žymūs rusų geologai: F. Levinsonas-Lesingas, A. Inostrancevas, I. Mušketovas, D. Beliankinas, V. Obručevas ir kiti. Neretai geologijos klausimus spręsdavo patys statybininkai, todėl jie padarydavo nemaža klaidų ir bereikalingai išeikvodavo daug lėšų. Antrasis inžinerinės geologijos raidos periodas sutampa su liaudies ūkio atstatymu ir milžiniškų statybų pradžia. Inžinerinė geologija toliau vystėsi, remdamasi hidrotechninės, pramoninės, civilinės ir kitų rūšių statybos metu sukauptu patyrimu. Buvo statomi Vidurinės Azijos drėkinimo kanalai, Dnepro, Volchovo hidroelektrinės, Baltosios—Baltijos jūros, Maskvos—Volgos upių laivybos kanalai, stambūs pramonės objektai, metalurgijos kombinatai. Išėjo pirmieji inžinerinės geologijos veikalai (N. Bobkovas, N. Cibulskis, N. Maslovas). 1937 metais pasirodė kapitalinis akad. F. Savarenskio veikalas „Inžinerinė geologija'', suvaidinęs didžiulį vaidmenį, kuriant šią mokslo šaką. Trečiasis periodas prasidėjo po Didžiojo Tėvynės karo, atkuriant liaudies ūkį. Pradėtos statyti stambios hidroelektrinės prie Dnepro (Kachovkos), Volgos (Volgos, Kuibyševo), Angaros (Bratsko) ir kt., tiesiami nauji keliai ir geležinkeliai, statomi miestai, pramonės įmonės. Inžinerinė geologija pradėjo spręsti sudėtingus uždavinius, buvo galima statyti statinius, esant sudėtingiausioms geologinėms sąlygoms. Šiuo laikotarpiu inžinerinė geologija dėka mokslininkų I. Popovo, N. Maslovo, N. Denisovo, V. Priklonskio, N. Kolomenskio, E. Sergejevo, G. Zolotariovo, V. Lomtadzės tapo atskira stambia geologijos mokslo šaka. 8 1.BENDROSIOS GEOLOGIJOS PAGRINDAI Saulės sistemą sudaro centrinis jos kūnas Saulė ir aplink ją skriejantys įvairūs kosminiai kūnai: planetos, asteroidai, kometoidai, įvairios tarpplanetinės dulkės bei dujos ir kt. Pagrindiniai Saulės sistemos kūnai yra aštuonios didžiosios planetos: Merkurijus, Venera, Žemė, Marsas, Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas (1 pav.). Šių planetų orbitos yra labai panašios - jos skrieja aplink Saulę beveik vienoje plokštumoje (todėl, šios planetos juda dangaus skliautu netoli ekliptikos, per tuos pačius žvaigždynus kaip ir Saulė), o jų orbitos nedaug kuo skiriasi nuo apskritimo. Kad būtų galima įsivaizduoti Saulės sistemos mastus, sumažinkime ją 10 milijardų kartų ir pabandykime įsivaizduoti, kaip atrodys planetos, kokiu atstumu nuo Saulės jos skrietų. Saulė tokiame modelyje atrodytų kaip 14 cm dydžio arbūzas, nuo kurio už 6 metrų skrietų pusės aguonos grūdo dydžio Merkurijus, už 11 m skrietų aguonos grūdo dydžio Venera, o už 15 m panašaus dydžio Žemė. Kiek toliau, už 23 m skrietų Marsas, kurio dydis prilygtų pusei aguonos grūdo. Žymiai toliau, už 78 m ir 140 m lazdyno riešuto dydžio skrietų Jupiteris ir Saturnas, už 290 m ir 450 m pusės lazdyno riešuto dydžio Uranas ir Neptūnas. Kiek daugiau nei už pusės kilometro (600 m) skrietų pusės aguonos grūdo dydžio Plutonas. Dar toliau skrietų 3/4 Plutono dydžio nykštukinė planeta - Sedna. 1pav.Saulės ir planetų dydžių palyginimas 1.1.Žemės paviršiaus formavimasis Jau senovėje žmonės, stebėdami Saulę ir kitus dangaus kūnus, stengėsi suprasti jų atsiradimą. Moksliškai įrodyti Saulės sistemos atsiradimą buvo mėginama daugiau kaip prieš 200 metų. Žemės mantija didelio slėgio ir aukštos temperatūros sąlygomis virsta tarytum klampiu skysčiu, virš kurio plaukioja pluta, sudaryta iš vadinamųjų tektoninių plokščių. Prieš 200 mln. metų visi žemynai buvo vienoje vietoje ir sudarė Pangėją. Po to dėl mantijos judėjimo Pangėja suskilo ir žemynai nutolo vienas nuo kito. Žemynai juda iki šiol - Šiaurės Amerika tolsta nuo Europos, o Pietų Amerika - nuo Afrikos po kelis centimetrus per metus. Dviejų tektoninių plokščių susidūrimo vietoje iškyla kalnai (pavyzdžiui, Kordiljerai, Andai). Žemynų plokščių trūkimo vietose iš gelmių veržiasi įkaitusi magma, veikia ugnikalniai. Ten, kur žemyninės plokštės persiskiria viena nuo kitos arba susiduria, galimi dažni žemės drebėjimai. 9 1.2.Žemės forma, dydis ir tankis Jūros ir vandenynai sudaro 71% viso Žemės paviršiaus, o sausuma teužima tik 29%. Sausumos paviršiuje yra nelygumų - kalnų, daubų ir pan. Tačiau net didžiausi kalnai bei vandenynų gyliai, palyginus su visos Žemės dydžiu, yra labai maži. Dėl to bendra Žemės forma priimta laikyti tą, kurią sudaro ramus jūrų ir vandenynų paviršius, tariamai pratęstas per žemynus. Toks paviršius vadinamas lygio paviršiumi. Tyrimais nustatyta, kad teorinis Žemės paviršius yra elipsoidas, t.y. figūra, kuri gaunama sukant elipsę apie jos mažąją ašį. Žemės elipsoido spindulys, einantis nuo centro link pusiaujo - 6 378 245 m. Žemės elipsoido spindulys, einantis nuo centro link ašigalių - 6 356 863 m. Taigi, gaunama, kad Žemės elipsoidas - ties ašigaliais suplotas rutulys. Dydis, apibūdinantis šį suplojimą vadinamas žemės suplokštėjimu ir yra lygus (0,00335). Tokių parametrų elipsoidas yra vadinamas Krasovskio elipsoidu. Kai kada tokia figūra vadinama geoidu. Nedidelis elipsoido suplokštėjimas, kaip Krasovskio elipsoido, rodo, jog matematinė Žemės forma labai mažai tesiskiria nuo rutulio. Tada tokio, iš elipsoido elementų apskaičiuoto, rutulio spindulys yra 6 371 100 m. Žinant Žemės masę ir tūrį, buvo apskaičiuotas vidutinis Žemės tankis — 5,52 g/cm3. Paviršinių Žemės sluoksnių tankis svyruoja nuo 2,65 iki 2,9 g/cm3. Jurų ir vandenynų tankis yra apie 1 g/cm3. Jeigu vidutinis Žemės tankis yra 5,52, o paviršinių sluoksnių tankis tik 2,65— 2,8, tai Žemės gelmių tankis yra gerokai didesnis. Kaip kinta Žemės tankis, einant gilyn link Žemės centro, parodyta 2 paveiksle. Einant gilyn, Žemės tankis kinta ne tolygiai, bet šuoliais. Tankis g/cm³ 12 10 6,5 5,3 4,5 3,4 2,9 2,65 0 60 900 2900 6371 Gylis km 2 pav. Žemės tankio kitimo kreivė 1.2. Vidinė žemės sandara Pradėjus tirti seisminius reiškinius, Žemės masę ir tankį, buvo nustatyta, kad Žemę sudaro branduolys ir koncentriškos geosferos. Ribos tarp geosferų yra ties tomis vietomis, kur pasikeičia Žemės tankis (3 pav.). Žemėje skiriamos šios geosferos: atmosfera, hidrosfera, biosfera, litosfera, mantija ir branduolys (2 pav.). 10 Kietas išorinis Žemės sluoksnis vadinamas pluta, kurią sudaro sustingusios lavos produktai – granitai ir bazaltai. Po pluta yra Žemės mantija, susidedanti iš olivino ir pirokseno (magnio ir geležies silikatų). Po žemynais mantija prasideda 35-70 km gylyje, o po vandenynais – 6-10 km gylyje. Mantijos storis apie 2900 km. Po ja yra 2200 km storio skystas sluoksnis, vadinamas išorinis branduolys, kurio viduje glūdi 1250 km spindulio kietas vidinis branduolys. Jį sudaro geležies ir nikelio lydinys su geležies sulfido priemaiša. Žemės centre temperatūra siekia maždaug 6000 K, o tankis 12-17 g/cm³. 3 pav. Žemės geosferos Skystą geosferą, t. y. hidrosferą, sudaro vandenynai, juros, upės. ežerai. Hidrosfera užima 70,8% viso Žemės paviršiaus. Vidutinis jos storis apie 3,8 km, didžiausias — apie 11,5 km. Vandens temperatūra vandenynuose priklauso ne tik nuo geografinės padėties, bet ir nuo gylio. Vandens temperatūra žemėja palaipsniui iki 150 m gylio. Aukščiausia vandens temperatūra esti Persų įlankoje (apie +35°C), žemiausia — Siaurės Ledjūryje (— 2,8 °C). Vidutinis jūrų vandens druskingumas siekia 3,5% (35 g/1). Nuo vandens paviršiaus iki didžiausio gylio hidrosferoje yra gyvybė. Biosfera— tai sfera, kurioje yra gyvybė. Ji apima visą Hidrosferą, apatinius atmosferos ir viršutinius litosferos sluoksnius. Troposfera yra tankiausias atmosferos sluoksnis, sudarantis 4/5 visos atmosferos masės, ir tęsiasi nuo paviršiaus iki 12-18 km aukščio. Jame kaupiasi beveik visi atmosferos vandens garai ir dulkės, todėl čia susidaro debesys ir vyksta kiti meteorologiniai reiškiniai. Stratosfera yra virš troposferos ir tęsiasi iki 50-55 km. Joje yra ozono (cheminė formulė O3) sluoksnis, saugantis Žemės paviršių nuo ultravioletinių spindulių. Didžiausia ozono koncentracija yra 20-25 km aukštyje. Jonosfera nuo stratosferos tęsiasi iki 500 km aukščio. Joje dujų atomos jonizuoja Saulės ultravioletiniai bei Rentgeno spinduliai ir dalelių srautas (Saulės vėjas), o kinetinė dujų temperatūra labai didelė - sieka 1700 K. Jonosferoje susidaro šiaurės ir pietų pašvaistės ir žybsi į atmosferą įlėkę 11 meteorai. Jonosfera atspindi ilgesnes negu 15 m radijo bangas, todėl įgalina naudotis tolimu radijo ryšiu. Egzosfera yra išorinis labai mažo tankio sluoksnis. Virš jos prasideda tarpplanetinė erdvė. 1.3. Šiluminis žemės geosferų režimas Žemė turi du šilumos Šaltinius: Saule ir Žemės gelmes. Iš Saulės Žemė gauna 99,5% visos šilumos, likusią dalį — iš gelmių, kur ji susidaro, skylant radioaktyviosioms medžiagoms bei vykstant cheminėms reakcijoms. Viršutinėje litosferos dalyje skiriamos trys temperatūrinės zonos (3 pav.). Pirmoji zona — sezoninių temperatūrų zona. Čia temperatūra gali būti dvejopa. Vasarą, einant gilyn į litosferą, temperatūra žemėja (4 pav. kreivės a šaka), žiemą — pakyla (3 pav. kreivės b šaka). Pirmojoje zonoje galima išskirti ruožą I A, kur žiemą temperatūra neigiama, ir turėsime sezoninį įšalą. Pirmosios zonos gylis siekia 12—15 m. Antrojoje zonoje temperatūra yra pastovi ir lygi vietovės vidutinei metinei oro temperatūrai. Antroji zona vadinama pastoviosios temperatūros juosta. Viršutinė pastoviosios temperatūros juostos riba pusiaujo rajone yra apie 1—2 m gylyje. Link ašigalių ji gilėja ir siekia daugiau kaip 100 metrų. Pavyzdžiui, Maskvoje pastoviosios temperatūros juosta yra 20 m gylyje, Leningrade—19,6 m, Paryžiuje — 28 m ir t. t. - 0 + IA I b a II III Gylis 4 pav. Temperatūros kitimo litosferoje kreivės Giliau prasideda trečioji zona, t. y. kylančios temperatūros zona. Apie tai byloja temperatūros stebėjimai giliuose tuneliuose, šachtose, gręžiniuose. Pavyzdžiui, Pietų Afrikoje aukso kasyklose 2289 m gylyje temperatūra siekia +40 °C. Kasant Simplono tunelį Alpėse, 2690 m gylyje buvo + 50°C temperatūra. Stoniškių gręžinyje (Šilutės raj.) 2112 m gylyje buvo +27 ºC. Temperatūros kilimas matuojamas geoterminiu laiptu ir geoterminiu gradientu. 12 Geoterminis laiptas — tai tas gylis, kurį reikia pasiekti, kad temperatūra pakiltų vienu laipsniu. Jis matuojamas metrais. Geoterminis gradientas — tai temperatūros prieaugis l00 metrų gylio. Jis matuojamas laipsniais. Praktiniams poreikiams dažniau naudojamas geoterminis laiptas. Vidutinis geoterminio laipto didumas imamas 33 m. Tačiau geoterminis laiptas labai nevienodas, pavyzdžiui, Pietų Afrikoje — 111 m; Maskvoje — 38,4 m; Charkove — 37,7 m; Donbase — 28—33 m; Baku— 26 m; Archangelske— 10 m; Piatigorske— 1,5 ra. Geoterminio laipto didumui turi įtakos vulkanai, karštas požeminis vanduo, cheminės reakcijos uolienose ir kt. Jeigu geoterminis laiptas nesikeistų iki Žemės centro, tai jos gelmėse temperatūra turėtų būti apie 200 000 "C. Esant tokiai temperatūrai, visos mums žinomos medžiagos turėtų būti dujiniame būvyje, o aukštoje temperatūroje išsilydytų ir palyginti plona Žemės pluta. Todėl manoma, kad geoterminis laiptas galioja tiktai litosferos ribose. Kaip kinta temperatūra Žemės mantijoje ir branduolyje, kol kas nežinoma. Manoma, kad temperatūra kinta gerokai lėčiau, negu Žemės plutoje. Geofizikos duomenimis, 100 km gylyje temperatūra siekia 1200—1400°C, 2900 km gylyje — 2000—2500°C, Žemės centre—apie 3000—4000 °C. 5 pav. Japonų laivas „Tikiu“ (Chikvu). (Foto iš www, jamstec.go.jp) 2007 m šis gręžimui (5 pav.) pritaikytas laivas „Tikiu“ (Chikvu), pirmasis pasaulyje turėtų pragręžti žemės plutą kiaurai. Šiuo metu jūroje Žemės pluta pragręžta iki 2111 m. Tai atlikta 1994 m prie Gvatemalos krantų. Planuojama. Kad „Tikiu“ pasieks 7000 m gylį. 13 6 pav. Suplanuoto rekordinio gręžinio schema (www.jamstec.go.jp) Žemės plutos storis nuo 35 iki 70 km, tačiau vandenynų pluta žymiai plonesnė ir siekia nuo 5 iki 10 km. Manoma, kad „Tikiu“ (6 pav.) pavyks realizuoti seną geologų svajonę – pragręžti Žemės plutą kiaurai ir pasiekti Mochorovičiaus paviršių (taip vadinasi riba ties Žemės pluta ir mantija) ir paimti grunto pavyzdžius iš viršutinių mantijos sluoksnių. 1.4. Cheminė žemės plutos sudėtis 1889 metais amerikiečių mokslininkas F. Klarkas (F. Clarke) pirmasis paskelbė Žemės plutos chemine sudėtį. Tam reikalui jis atliko apie 6000 visų žinomų tuo metu uolienų cheminių analizių. Cheminė Žemės plutos sudėtis procentais parodyta 2. lentelėje. 1 lentelėje matyti, kad cheminiai elementai Žemės plutoje pasiskirstę labai nevienodai. Pirmiesiems aštuoniems cheminiams elementams tenka beveik 99% visos Žemės plutos sudėties, likusiems — šiek tiek daugiau, negu vienas procentas. Visame Žemės rutulyje cheminiai elementai pasiskirstę kitaip, negu Žemės plutoje. Litosferoje daugiausia yra deguonies ir silicio, o visoje Žemėjo — geležies, deguonies ir silicio. 14 1 lentelė Cheminė Žemės plutos sudėtis Cheminiai elementai Litosfera iki 20km gylio Granitinis apvalkalas Bazaltinis apvalkalas Visa Žemė Deguonis (O) 46,8 47,6 44,2 27,7 Silicis (Si) 27,3 27,7 23,2 14,5 Aliuminis (Al) 8,7 8,1 8,5 1,8 Geležis (Fe) 5,1 5,0 8,8 39,8 Kalcis (Ca) 3,6 3,0 6,5 2,3 Natris (Na) 2,6 2,8 2,4 0,4 Kalis (K) 2,6 2,6 1,3 0,1 Magnis (Mg) 2,1 2,1 3,7 8,7 Nikelis (ni) - - - 3,5 Kiti 1,2 1,1 1,4 1,2 1.5. Geologiniai procesai ir jų reikšmė žemės plutos raidai Procesai, kuriems vykstant keičiasi Žemės plutos sudėtis ir sandara, susidaro, keičiasi ir suyra uolienos, pasikeičia jų sudėtis, struktūra ir slūgsojimo sąlygos, vadinami geologiniais. Geologijos mokslo šaka, nagrinėjanti geologinius procesus, vadinama dinamine geologija. Vieni Žemės plutos pakitimai vyksta labai lėtai, milijonus metų, nuolatos, nepertraukiamai. Jų negali pastebėti net kelios žmonių kartos. Kai kurie kiti Žemės plutos pakitimai įvyksta staigiai, katastrofiškai. Jie yra atsitiktiniai, nereguliarūs. 7 pav. Geologinių procesų skirstymo schema Geologiniai procesai Endogeniniai Egzogeniniai Magmatizmas Tektoniniai procesai Metamorfizmas Egzogeniniai Dūlėjimas Denudacija Akumuliacija Diagenezė Cementacija 15 Geologiniai procesai gali vykti tiktai veikiant vidinėms ir išorinėms Žemės jėgoms (7pav.), kurioms atsirasti reikalinga energija. Žemės energijos šaltiniai yra du: Saulė ir vidinė Žemės šiluma. Atsižvelgiant į tai, koks energijos šaltinis yra geologinių procesų vyksmo priežastis, jie skirstomi į 1) vidinius, arba endogeninius; 2) išorinius, arba egzogeninius. Endogeniniams procesams priklauso vulkanizmas, metamorfizmas, žemės drebėjimas, kalnodaros procesai. Egzogeniniams procesams priskiriama dūlėjimas, vėjo, paviršiumi lekančio vandens, sniego ir ledo, požeminio vandens, jūrų geologinė veikla. Kiekvieno šio proceso metu vyksta ardymas, pernešimas ir akumuliacija, arba nuosėdų susidarymo procesas. Kaip skirstomi geologiniai procesai, parodyta 7 paveiksle. Vykstant endogeniniams ir egzogeniniams procesams, ne tiktai keičiasi mineralų bei uolienų sudėtis, bet ir jų slūgsojimo sąlygos. Tai labai svarbu žinoti, norint įvertinti uolienų fizines ir mechanines savybes. Geologiniai procesai susiję su žmogaus inžinerine-statybine veikla. Pavyzdžiui, pastačius užtvanką, pasikeičia upės vandens režimas. Prieš užtvanką atsiradusiame vandens tvenkinyje bus ežerinis režimas, t. y. bus intensyviai ardomi tvenkinio krantai. Geologiniai procesai taip pat turi įtakos ir statiniams, kurių pamatai kerta požeminio vandens srautą. Vanduo gali paplauti pamatus, o statinys pradėti deformuotis. Kai kurie gruntai nuo vandens labai išmirksta. Pastatai netenka pastovumo ir sugriūva. 2. PAGRINDINĖS ŽINIOS APIE UOLIENAS SUDARANČIUS MINERALUS Mineralais vadinami gamtiniai kūnai, susidarantys, vykstant fiziniams-cheminiams procesams Žemės plutoje ir jos paviršiuje. Mineralų genezę, struktūrą, cheminę sudėtį nagrinėja mokslas, vadinamas mineralogija. Dauguma mineralų yra kieti, pavyzdžiui, kvarcas, žėrutis, ortoklazas. Tačiau būna ir skystų (gyvsidabris, nafta) bei dujinių (sieros vandenilis, metanas). Mineralą gali sudaryti tik vienas cheminis elementas (siera, deimantas, grafitas, varis, auksas) arba keli cheminiai junginiai (talkas, kalcitas, gipsas). Žemės plutoje yra apie 7000 mineralų ir jų atmainų. Tačiau dauguma jų sutinkama labai retai. Tiktai keliasdešimt mineralų yra labai paplitę Žemės plutoje ir sudaro pagrindinę uolienų masę. Šie mineralai vadinami uolienas sudarančiaisiais. 2.1. Mineralų ir uolienų kilmė Mineralų ir uolienų susidarymo būdai yra trys: endogeninis, egzogeninis ir metamorfinis. Endogeninis mineralų susidarymas susijęs su vidinėmis Žemės jėgomis. Žemės gelmėse 16 mineralai susidaro iš magmos, jai auštant. Magma—(ai tešlos pavidalo judrus silikatinis lydinys. Ji prisotinta dujų, vandens garų. Magmos kristalizacijos procesas, vykstąs Žemės gelmėse, labai sudėtingas reiškinys. Kristalizacijos procesas prasideda, krintant magmos temperatūrai. Tuomet iš magmos tam tikra tvarka susidaro mineralai. Pirmiausia iŠ magmos išsiskiria sunkiai lydūs mineralai (magnetitas), vėliau — silikatai: olivinas, augitas, raginukė, biotitas ir kt. Magmai pasiekus 900—800 °C temperatūrą, kristalizuojasi lauko špatai: anortitas, labradoras, albitas, ortokiazas, mikroklinas ir kiti. Jeigu, susidarius silikatams, magmoje lieka laisvo silicio dioksido, tai kristalizuojasi kvarcas. Iš endogeninių mineralų susidariusios uolienos vadinamos magminėmis. Endogeniniai mineralai, susidarę, esant aukštai temperatūrai ir dideliam slėgiui, labai tankūs, kieti, atsparūs vandeniui, rūgštims bei šarmams. Nežiūrint to, kad endogeniniai mineralai labai stiprūs, jie pastovūs tiktai tose sąlygose, kuriose susidarę. Pasikeitus termodinaminėms sąlygoms, jie suyra ir pereina į naują, pastovų pakitusiomis sąlygomis būvį. Dauguma endogeninių mineralų — nepastovūs. Atmosferos, biosferos ir hidrosferos veikiami jie irsta, dūlėja ir virsta naujais mineralais. Egzogeniniai mineralai ir uolienos susidaro Žemės plutos paviršiuje. Vykstant litosferos sąveikai su hidrosfera, atmosfera ir biosfera, mineralai susidaro sausumoje arba vandens baseinuose. Mineralams ir uolienoms susidaryti sausumoje daug įtakos turi dūlėjimas, t. y. vandens, deguonies, svyruojančios temperatūros ir kitų veiksnių ardomasis poveikis. Sausumoje susidaro molio mineralai (kaolinitas) ir kai kurie geležies junginiai (limonitas). Ypač didelę įtaką egzogeniniams mineralams susidaryti turi Žemės paviršiumi tekantis vanduo. iš sausumos tekėdamas į vandens baseinus, vanduo nešasi daug mineralinės medžiagos ir ištirpusių druskų. Vandens baseinuose, tankėjant nuosėdoms, susidaro kalcitas, dolomitas ir kiti mineralai. Egzogeniniai mineralai taip pat susidaro iš prisotintų tirpalų, pavyzdžiui, sulfatai, chloridai, karbonatai. Didelės įtakos egzogeniniams mineralams susidaryti turi ir gyvūnų veikla (susidaro opalas, kalcitas). Egzogeniniai mineralai dažniausiai būna minkšti, aktyviai reaguoja su vandeniu arba tirpsta jame. Veikiamos įvairių egzogeninių jėgų. endogeninės, arba pirminės, uolienos ir mineralai virsta pasikeitusiomis antrinėmis, arba nuosėdinėmis, uolienomis. Vykstant metamorfizmui, pasikeičia anksčiau susidarę endogeniniai bei egzogeniniai mineralai ir uolienos. Šie procesai vyksta 6— 10 km gylyje, kur esti aukšta temperatūra ir didelis slėgis, iš magmos židinių kyla dujos ir garai. Nors temperatūra ir aukšta, bet medžiaga ten nesilydo. Metamorfizmo zonoje mineralai ir uolienos persikristalizuoja. Šioje zonoje susidarę mineralai vadinami metamorfogeniniais. Viršutiniams Žemės plutos sluoksniams nugrimzdus gilyn, susidaro nauji mineralai. Pavyzdžiui, iš opalo, jam netekus vandens, susidaro kvarcas arba chalcedonas, iš 17 limonito— hematitas. Taigi cheminiai elementai, esantys magmoje, sudaro pirminius magminės kilmės mineralus. Pirminių mineralų agregatai sudaro magmines uolienas. Organizmų išskiriami cheminiai elementai sudaro organinės kilmės mineralus. Magminių uolienų irimo produktai, pasikeitę magminiai mineralai, chemogeninės ir organogeninės kilmės mineralai sudaro nuosėdines uolienas. Magminės ir nuosėdinės uolienos, veikiamos aukštos temperatūros, didelio slėgio ir magmos, virsta metamorfinėmis. 2.2. Mineralų struktūra Dauguma mineralų yra kietį kūnai. Kaip ir bet kuris kietas kūnas, mineralai gali būti kristaliniai ir amorfiniai (nekristaliniai). Dauguma mineralų yra kristaliniai. Svarbiausia kristalo ypatybė — tai jį sudarančių elementų dalelių griežta erdvinio išsidėstymo tvarka. Atomai, molekulės ir jonai, sudarantys kristalą, kiekviename minerale išsidėstę dėsningai. Dėsningai išsidėsčius mineralo viduje atomams, susidaro erdvinė gardelė. Nuo erdvinio elementarių dalelių išsidėstymo priklauso kristalo struktūra. Kristalas yra taisyklingos geometrinės formos. Jo sieneles, briaunas ir viršūnes sudaro Įvairūs daugiasieniai. Kristalinės medžiagos savybes nagrinėja mokslas, vadinamas kristalografija. Kristalinė medžiaga yra anizotropinė. Ji yra vienodos cheminės sudėties visuose kristalo taškuose. Kai kuriuose mineraluose molekulės, jonai ir atomai išsidėstę netvarkingai, jie neturi kristalinės struktūros. Tokie mineralai vadinami amorfiniais. Amorfinės medžiagos fizinės savybės panašios į skysčių ir tirpalų savybes. Jos visomis kryptimis yra vienodos. Todėl amorfinė medžiaga yra izotropinė. Amorfinis medžiagos būvis nepastovus. Ilgainiui amorfiniai mineralai gali virsti kristaliniais. Atskirų mineralų kristalų sutinkama retai. Dažniausiai jie būna suaugę. Suauga vieno arba kelių mineralų kristalai. Atsižvelgiant į suaugimo išorinę (8 pav.) formą, jie vadinami drūzomis, konkrecijomis, žeodomis ir t.t. 8 pav. Ametistas-dūza, žeoda, kristalas (Brazilija) 2.3. Fizinės mineralų savybės Mineralų tyrimo metodai labai įvairūs. Paprasčiausias tyrimo metodas yra vizualinis, arba makroskopinis. Tiriant šiuo metodu, reikia žinoti mineralų fizines savybes. Fizinės mineralo 18 savybės ir išorinė forma priklauso nuo jo cheminės sudėties ir vidinės sandaros. Kiekvienam mineralui būdingos tam tikros fizinės savybės, pagal kurias jį galima atskirti nuo kitų mineralų. Makroskopiškai tiriant mineralus, dažniausiai atsižvelgiama į šias jų fizines savybes: formą, spalvą, bruožo spalvą, skaidrumą, blizgesį, skalumą, lūžį, kietumą, lyginamąją masę ir kt. Kristalų forma. Mineralai yra labai įvairių formų, todėl juos lengva pažinti iš išorės. Yra šios svarbiausios kristalų formos: a) izometrinės, t. y. formos, kai kristalų plokštumos išsivysčiusios vienodai visomis trimis kryptimis, pavyzdžiui, kubo formos pirito, halito, galenito kristalai; b) viena kryptimi ištempti kristalai, pavyzdžiui, prizmės, adatėlės, pluoštai ir kitos formos (tipingi mineralai yra kvarco atmaina kalnų kristalas, asbestas, gipso atmaina selenitas); c) dviem kryptimis išsivystę kristalai, pavyzdžiui, plokštelės, žvyneliai, lapeliai. (Tipingi mineralai yra žėručiai, chloritai.). Spalva. Mineralų esti įvairių spalvų. Daugelio mineralų spalva yra pastovi. Pavyzdžiui, chloritas — žalias, piritas — auksinės geltonos spalvos, magnetitas — juodas. Tačiau kai kurių mineralų spalva gali priklausyti nuo įvairių juose esančių priemaišų. Pavyzdžiui, bespalvis kalnų kristalas gali būti violetinis, auksinės spalvos, juodas ir pan. Todėl, tiriant mineralų spalvą, reikia atsiminti, kad vieni mineralai gali turėti savąją spalvą, tipingą tai medžiagai, iš kurios jie susidarę, o kiti gali būti nusidažę nuo pašalinių priemaišų. Bruožo spalva — tai mineralo miltelių spalva. Brūžinant mineralu negiazūruotą porceliano plokštelę, ant jos lieka pėdsakas, kuris ir va- dinamas bruožu. Kartais mineralas ir bruožas yra tos pačios spalvos. Pavyzdžiui, magnetitas ir jo bruožas yra juodi. Tačiau kai kurie mineralai yra vienos spalvos, o bruožas — kitos. Pavyzdžiui, hematitas yra juodas, o bruožas — raudonas. Šviesių mineralų bruožas yra bespalvis arba į šviesus. Bruožo spalva padeda lengviau apibūdinti tamsių spalvų mineralus. Skaidrumas — tai medžiagos savybė praleisti šviesos spindulius. Pagal skaidrumo laipsnį mineralai skirstomi taip: a) skaidrūs mineralai, pro kuriuos matyti visi aplinkos daiktai,pavyzdžiui, kalnų kristalas, Islandijos špatas, halitas; b) pusiau skaidrūs mineralai, pro kuriuos matyti tiktai aplinkinių daiktų kontūrai, pavyzdžiui, gipsas, chalcedonas; c) neskaidrūs mineralai, pro kuriuos šviesos spinduliai visai nepraeina, pavyzdžiui, piritas, hematitas, magnetitas. Blizgesys. Nuo mineralo atšokusi Šviesa sukelia blizgesio įspūdį. Blizgesys nepriklauso nuo mineralo spalvos. Pagal blizgesį mineralai skirstomi į dvi grupes: metalinio blizgesio ir nemetalinio. Metalinis blizgesys panašus į poliruoto metalo paviršių, pavyzdžiui, pirito, galenito. Nemetalinis blizgesys būna: 19 a) deimantiškas — deimanto, sfalerito; b) stikliškas — kalnų kristalo, kalcito; c) riebališkas— talko, sieros; d) vaškiškas — chalcedono; e) perlamutriškas — žėručio, gipso; f) šilkiškas — gipso atmainos selenito, asbesto. Neblizgantys mineralai vadinami matiniais, pavyzdžiui, kaolinitas. Skalumas — tai mineralo savybė suskilti nuo smūgio į gabalus su lygiomis blizgančiomis plokštumomis, vadinamomis skilimo plokštumomis. Skalumu pasižymi tiktai kristalinė medžiaga. Pagrindiniai skalumo tipai yra šie: a) labai tobulas skalumas būdingas viena kryptimi skylantiems į lapelius arba plokšteles mineralams, pavyzdžiui, žėručiams, chloritui; b) tobulas skalumas budingas mineralams, nuo smūgio skylantiems į gabalus, apribotus lygiagretėmis skilimo plokštumomis, pavyzdžiui, kalcitui, halitui; c) netobulas skalumas būdingas mineralams, subyrantiems nuo smūgio į gabalus, neturinčius jokių lygių plokštumų, pavyzdžiui, kvarcui, piritui. Lūžis. Nelygus mineralų paviršius, atsiradęs juos skaldant, vadinamas lūžio paviršiumi. Mineralams būdingi šie lūžio paviršiai: a) lygus —skaliems mineralams, pavyzdžiui, kalcitui, halitui; b) kriauklėtas — opalui, chalcedonui, kvarcui; c) žambuolas — pluoštinės struktūros mineralams ir panašus į medienos lūžį skersai sluoksnių, pavyzdžiui, asbesto, selenito. Be to, sutinkami mineralai su žemėtu, grūdėtu ir kitokiu lūžiu. Kietumas. Mineralo pasipriešinimas, raižant jo paviršių, vadinamas kietumu. Apytiksliai nustatant mineralų kietumą, naudojamasi F. Moso kietumo skale. Moso skalė — tai mineralų rinkinys, kur kiekvienas sekantis mineralas savo aštria briauna raižo visus prieš jį einančius. Skalę sudaro 10 skirtingo kietumo mineralų, sąlyginai suskirstytų balais nuo 1 iki 10 (2lent.). Pagal žinomą lietuvių mineralogą Anicetą Kartavičių mineralų kietumą lemia cheminių ryšių tarp kristalo atomų, jonų, molekulių pobūdis. Dar ir dabar tebesinaudojama austrų mineralogo Fridricho Mosės 1812 metais pasiūlyta skale mineralų kietumui nustatyti. Tam jis pasirinko etaloninius mineralus, kurie lentelėje bus pabraukti, t.y. jais galima tikrinti kitus žemesnės skalės mineralus. Šalia surašyti ir kiti tai skalei priklausantys mineralai. 20 2 entelė Etaloninis mineralo kietumas nustatant Moso skale Mineralas Kietumas talkas 1 gipsas 2 alebastras (2-2,5), siera (1,5-2) kalcitas 3 baritas, anhidritas (3-3,5), agatas (2,5-4) serpentinas (2,5) fluoritas 4 magnezitas, lazuritas (3,5-4), malachitas (3,5-4) apatitas 5 dioptazas, smitsonitas, obsidianas (5-5,5) ortoklazas 6 amazonitas (6-6.5), labradoritas (6-6.5), nefritas (6-6.5), Mėnulio akmuo (6-6.5), piritas (6-6.5), opalas (5.5-6.5), hematitas (5,5-6,5), rodonitas (5,5-6,5), lazuritas(5- 6), turkis (5-6), solitalitas (5,5-6,5) kvarcas 7 ametistas (7), citrinas (7), kalnų krištolas (7), rožinis kvarcas (7), dūminis kvarcas (7), danburitas (7 - 7 ,5), grosuliaras (7 - 7 ,5), piropas (7 - 7 ,5), turmalinas (7 - 7 ,5), tigro akis (7), cirkonas (7 - 7 ,5), agatas (6,5- 7), chrizoprazas (6,5-7), žadeitas (6,5- 7), jaspis (6- 7), chrizolitas (6,5- 7), tanzanitas (6,5- 7) topazas 8 špinelis (8), akvamarinas (7 ,5-8), smaragdas (7 ,5-8), almandinas (7 ,5-8), aleksandritas(8,5), chrizoberilas (8,5) korundas 9 rubinas, safyras deimantas 10 Nustatant mineralo kietumą Moso skale, reikia rasti du gretimus mineralus, iš kurių vienas rėžtų tiriamąjį mineralą, o kitas butų tiriamojo mineralo rėžiamas. Be Moso skalės, nustatant mineralų kietumą, galima naudotis bet kokiais žinomo kietumo daiktais. Pavyzdžiui, grafitinio pieštuko kietumas yra -1, nago — 2, bronzinės monetos — 3, geležinės vinies — 4, stiklo — 5, kišeninio peiliuko — 6, dildės - iki 7, sintetinio rubino - 9. Tad galite bandydami pasitikrinti patys. Lyginamoji masė. Pagal lyginamąją masę mineralai skirstomi į lengvuosius, kurių lyginamoji masė būna iki 2,5, vidutinius — 2,5— 4 ir sunkiuosius — didesnė kaip 4. Labiausiai paplitusios mineralų lyginamosios masės esti nuo 2,5 iki 4. Kitos savybės. Be minėtų fizinių savybių, kai kurie mineralai reaguoja su silpnu druskos rūgšties skiediniu (kalcitas, dolomitas), turi dviguba šviesos lūžį (Islandijos špatas), veikia magnetine rodyklę (magnetitas), turi skonį (halitas) ir kvapą (fosforitas). 21 2.4. Mineralų klasifikacija Mineralai yra tam tikros cheminės sudėties ir struktūros kūnai. Jų sudėtį galima išreikšti chemine formule. Todėl dažnai cheminė sudėtis yra svarbiausias mineralų klasifikavimo požymis. Remiantis paskutiniaisiais tyrimais, nustatyta, kad, klasifikuojant mineralus, labai svarbus požymis yra ir mineralų struktūra. Todėl šiuolaikinės mineralų klasifikacijos pagrindą sudaro jų cheminė sudėtis ir kristalinė struktūra. 2.5. Uolienas sudarančių mineralų charakteristika Pagrindinės mineralų klasės yra grynuoliai, sulfidai, halogenidai, oksidai, karbonatai, sulfatai, fosfatai, silikatai. Uolienose mineralai pasiskirstę labai nevienodai. Pavyzdžiui, magminėse uolienose lauko špatai sudaro apie 60% tūrio, metamorfinėse uolienose — apie 30% ir nuosėdinėse uolienose—apie 10%. Kvarcas sudaro apie 12% Žemės plutos tūrio, karbonatai — 1,7%, o sulfatai —0,1%. Grynuoliai Šiai klasei priklauso visi cheminiai elementai, kurie Žemės plutoje randami gryni. Ji negausi. Grynuolių klasei priklauso gryni metalai ir metaloidai. Prie metalų priskiriami auksas, platina, varis ir kiti, prie metaloidų — deimantas, grafitas, siera ir kiti. Grafitas C. Jo kietumas — 1 —2, lyginamoji masė — 2,1—2,2, blizga metališkai. Spalva ir bruožo spalva juoda, blizganti. Tepa rankas, rašo, riebus čiupinėjant. Deimantas C. Jo etaloninis kietumas— 10, lyginamoji masė — 3,5, tipingo deimantiško blizgesio. Deimantas esti bespalvis, skaidrus, geltonas, mėlynas, juodas. Deimantas — tai magminės kilmės mineralas, naudojamas kaip brangakmenis ir abrazyvinė medžiaga. Sulfidai Sulfidai — tai rūdiniai mineralai. Jų priskaičiuojama iki 200. Sulfidai yra didelio tankio su stipriu metaliniu blizgesiu. Gamtoje jie nepatvarūs, greitai suyra. Pagrindiniai mineralai yra piritas, markazitas, chalkopiritas, galenitas. Piritas FeS2 — tai metališko blizgesio mineralas, žalvariškai geltonos ir aukso spalvos. Jo bruožas žalsvai juodas. Pirito tankis— 4,9—5,2, kietumas — 6—6,5. Neskalus. Pirito kubo formos kristalai yra su brūkšniuotu paviršiumi. Dūlėdamas piritas išskiria sieros rūgštį. Pramonėje naudojamas sieros rūgšties gamybai. Markazitas FeS2. Jo tankis ir kietumas kaip ir pirito. Spalva — šviesesnė už pirito, bruožas— -žalsvai pilkas. Nuo pirito skiriasi ir kitokia vidine struktūra. Chalkopiritas CuFeS2 Jo kietumas — 3,5—4, tankis — 4,1—4,3, metališko blizgesio. Chalkopirito spalva kaip misingio, kartais jis esti aukso spalvos su vaivorykštės atspalviais. Bruožas žalsvai juodas. Neskalus. Chalkopiritas yra pagrindinė vario rūda. 22 Galenitas PbS. Jo fizinės savybės yra tokios: kietumas — 2, tankis — 7,4—7,6, skalumas labai tobulas, blizgesys —stiprus metališkas, spalva — juoda, švininė, bruožas — pilkšvai juodas. Galenitas — tai pagrindinė švino rūda. Halogenidai Halogenidų klasei priklauso apie 100 mineralų. Labiausiai paplitę yra halitas ir fluoritas. Halitas NaCl. Jo tankis — 2,1—2,2, kietumas — 2. Halitas blizga stikliškai. Kristalinis grynas halitas yra bespalvis ir skaidrus. Tačiau .esti ir balto, pilko, melsvo bei rausvo. Skalumas tobulas. Halitas yra sūraus skonio. Labai gerai tirpsta vandenyje. Fluoritas CaF2. Jo kietumas — 4, tankis — 3,0—3,2. Fluoritas blizga stikliškai, yra violetinės, geltonos, žalios arba rausvos spalvos, Skalumas tobulas, bruožas baltas. Vartojamas optikoje ir emaliams. Oksidai Oksidų klasei priklauso apie 200 oksidų ir hidroksidų. Pagrindiniai šios klasės mineralai yra kvarcas, opalas, limonitas, magnetitas, hematitas, korundas. Kvarcas SiO2. Jo kietumas — 7, tankis — 2,6. Blizga stikliškai. Kvarcas yra labiausiai paplitęs Žemės plutos mineralas. Jis esti labai įvairių spalvų: baltas, gelsvas, rusvas, rausvas, juodas, bespalvis. Neskalus. Gražių spalvų kvarco atmainos turi savo pavadinimus: gelsvas— citrinas, juodas — morionas, juosvai pilkas — dūminis kvarcas, bespalvis — kalnų kristalas. Neaiški kristalinė kvarco atmaina yra chalcedonas. Chalcedonas esti šviesiai pilkas, žydras, vaškinis, rudas, vaškiško blizgesio, lūžis kriauklėtas. Chalcedonas neskalus. Chalcedonas su molio priemaiša vadinamas titnagu. Agatas yra sluoksniuota kvarco atmaina. Jo sluoksniai esti įvairių spalvų. Opalas SiO2nH2O. Jo kietumas — 6,5. Opalas — tai amorfinis hidroksidas. Jis būna baltas, geltonas, pilkas, mėlynas, rudas. Opalo lūžis kriauklėtas, kevalinis. Limonitas 2FesO33H2O. Jo tankis — 3,3—4,0, kietumas — 5,5. Limonitas esti geltonas, gelsvai rudas, tamsiai rudas. Bruožas — rudas, o lūžis — žemėtas. Magnetitas FeO - Fe2O3. Jo tankis — 4,9—5,2, kietumas —5,5— 6.5. Magnetitas yra juodas. Bruožas taip pat juodas. Lūžis — kriauklėtas ir grūdėtas. Magnetitas turi magnetinių savybių. Hematitas Fe2O3. Jo kietumas — 5,5—6,0, tankis —4,9—5,3. Blizga metališkai, neskalus. Hematitas esti nuo rausvai rudos iki geležies juodumo spalvos. Bruožas — vyšnios raudonumo, lūžis — kriauklėtas ir žemėtas. Korundas A12O3. Jo kietumas — 9, tankis — 3,9—4. Blizga stikliškai. Korundas paprastai esti pilkas. Raudonas korundas vadinamas rubinu, melsvas — safyru. Bruožo neturi. Neskalus. Lūžis nelygus. Gražių spalvų korundo kristalai yra brangakmeniai. Smulkiagrūdis korundas yra gera abrazyvinė medžiaga. 23 Karbonatai Šiai mineralų klasei priklauso apie 80 mineralų. Labiausiai paplitę kalcitas, magnezitas ir dolomitas. Kalcitas CaCO3. Jo tankis — 2,7, kietumas — 3. Blizga stikliškai. Kalcitas paprastai yra baltas, bet nuo priemaišų gali būfi mėlynas, gelsvas, žalsvas ir kitokių spalvų. Skaidri, bespalvė kalcito atmaina vadinama Islandijos špatu. Bruožas — baltas. Skalumas — tobulas. Kalcitas reaguoja su silpnu druskos rūgšties skiediniu. Magnezitas MgCO3. Jo kietumas — 3,5—4,5, tankis — 3—3,1. Blizga stikliškai, esti baltos, pilkos arba geltonos spalvos. Bruožas — baltas. Kristalinės magnezito atmainos skyla tobulai. Lūžis — kriauklėtas. Magnezitas reaguoja pašildytoje druskos rūgštyje. Dolomitas CaCO3-MgCO3. Jo tankis — 2,8—2,9, kietumas — 3,5— 4. Blizga stikliškai. Dolomitai esti baltos, gelsvos, pilkos ir kitokių spalvų. Skalumas — tobulas. Sutrintas į miltelius dolomitas reaguoja su druskos rūgšties skiediniu. Sulfatai Sulfatai — tai didelė mineralų klasė, kuriai priklauso apie 260 mineralų. Jie susidaro criemogeniniu būdu iš vandens tirpalų. Svarbiausieji sulfatų klasės mineralai yra anhidritas ir gipsas. Anhidritas CaSO4 —tai bevandenio gipso atmaina, kurio kietumas — 3—3,5; tankis— 2,8— 3,0. Blizga stikliškai ir perlamutriškai. Jo spalva balta, pilka, melsva ir rusva. Bruožas — baltas. Skyla tobulai. Lūžis — grūdėtas. Anhidritas tirpsta vandenyje. Gipsas CaSO42H2O. Jo tankis — 2,3, kietumas — 2. Blizga stikliškai. Pluoštinė atmaina blizga šilkiškai. Gipso esti balto, gelsvo, pilko, rausvo. Kartais jis būna skaidrus. Bruožas— baltas. Skalumas — tobulas. Pluoštinio gipso lūžis žambuotas. Pluoštinio gipso atmaina vadinama selenitu, o smulkiagrūdė — alebastru. Fosfatai Fosfatų klasei priklauso apie 250 mineralų. Svarbiausieji iš jų yra apatitas ir fosforitas. Abu mineralai yra žaliava trąšų gamybai. Apatitas Ca5 (PO4)3F, Cl. Jo kietumas — 5, tankis — 3,2. Smulkiagrūdis apatitas blizga stikliškai, stambiagrūdis — riebališkai. Apalitų gali būti baltų, žalių, violetinių ir rudų, pasitaiko ir bespalvių. Bruožas — baltas. Skalumas — netobulas. Lūžis — kriauklėtas. Fosforitas pagal sudėtį panašus į apatitą. Jo kietumas—4,5—5, tankis —3,2. Blizgesys — matinis arba pusiau riebališkas. Spalva — tamsiai pilka, ruda, geltona. Bruožas — pilkas. Lūžis — nelygus, žemėtas. Silikatai Silikatai yra labiausiai paplitusi mineralų klasė. Jie įeina į daugelio uolienų sudėtį. Šiai klasei priklauso apie 800 mineralų. Jie skirstomi į 6 poklasius: salinius, grandininius, žiedinius, 24 juostinius, lapelinius ir karkasinius. Saliniams silikatams priklauso olivinas, granatai ir topazas. Olivinas (Mg, Fe)2[Si04]. Jo kietumas — 6,5—7, tankis -3,3—3.4. Olivinas yra trapus, blizga stikliškai, gelsvai žalios arba rusvos palvos. Skaidri olivino atmaina vadinama chrizolitu, arba peridotu. Bruožas — bespalvis. Skyla netobulai. Lūžis — nelygus. Olivinas įeina į magminių uolienų sudėtį, pavyzdžiui, peridotito. Granatai sudaro didelę grupę mineralų, iš kurių labiausiai paplitę šie: piropas — tamsiai raudonas, almandinas — raudonas, grosulia— tamsiai žalias, andraditas — gelsvas. Granatų kietumas — 6,5—7.5. Blizga stikliškai. Bruožo neturi. Randami metamorfinėse, rečiau magminėse uolienose. Skalumas — netobulas. Topazas A12[(F, 0H)2SiO4]. Jo kietumas — 8, tankis — 3,4—3,6. Blizga stikliškai. Būna bespalvis, melsvas, gelsvas, pilkas. Bruožo neturi. Lūžis nelygus. Skalumas tobulas viena kryptimi. Grandininiams silikatams priklauso augitas. Augitas Ca(Mg, Fe, Al) [(Si, Al) 2O6] - Jo kietumas — 6,5, tankis — 3,3—3,6. Blizga stikliškai. Spalva — žalia, rusva arba juoda. Bruožas — šviesus, pilkšvai žalsvas. Lūžis — kriauklėtas. Skalumas — tobulas, beveik stačiu kampu (87°). Augitas yra daugelio magminių uolienų mineralas (gabras, piroksenitas). Juostiniams silikatams priklauso raginukė. Raginukė Ca2Na(Mg, Fe)4(Al, Fe) {(Si, Al)4O11]2. [OH]2. Jos kietumas — 5,5,-6, tankis — 3,1—3,5. Spalva — pilkšvai žalia, tamsiai žalia arba juoda. Blizga stikliskai, skilimo plokštumose — šilkiškai. Bruožas — žalsvas arba rusvas. Lūžis — žambuotas. Skyla tobulai dviem kryptimis 124° kampu. Raginukė yra magminių ir metamorfinių uolienų mineralas. Lapeliniams silikatams priklauso talkas, chloritas, muskovitas, biotitas, glaukonitas, serpentinas, kaolinitas. Talkas Mg3[Si4,O10] [OH]2. Jo kietumas — 1, tankis — 2,7—2,8. Blizga riebališkai, vietomis — perlamutriškai. Spalva — balta, gelsva, melsva, Žalsva. Bruožas — baltas. Skyla tobulai viena kryptimi į neelastingus lapelius. Čiupinėjant talkas panašus į muilą, riebus. Jis susidaro, irstant daug olivino turinčioms uolienoms. Talkas — atsparus irimui, metamorfinių uolienų mineralas (taikinis skalūnas). Serpentinas Mg6[Si4O10] [OH]8. Jo kietumas — 3—4, tankis — 2,5—2,7. Blizgesys — riebališkas, vaškiškas, šilkiškas. Serpentinų esti nuo šviesiai iki tamsiai žalios spalvos su geltonomis dėmėmis, panašiomis į gyvatės. Bruožas — baltas arba žalsvas. Lūžis — kriauklėtas, žambuotas. Pluošlinė serpentino atmaina vadinama asbestu. Kaolinitas Al4[Si4O10] [OH]8. Jo tankis— 2,6, kietumas — 1—2. Higroskopiškas. Brinksta vandenyje. Spalva — balta, gelsva, pilkšva. Neblizga. Bruožas — baltas. Lūžis — žemėtas. Čiupinėjant riebus. Skalumas — tobulas. Kaolinitas yra ortoklazo ir kitų lauko špatų dūlėjimo 25 produktas. Chloritas (Mg, Fe)5-Al [AlSi3O10] [OH]8. Jo tankis — 2,6—2,85, kietumas — 2—3, spalva — žalia. Bruožas — žalsvas. Jis blizga stikliškai, perlamutriškai. Skalumas labai tobulas. Skyla į lanksčius, netamprius lapelius ir žvynelius. Lūžis — nelygus, kartais — žambuotas. Chloritas susidaro, metamorfizuojantis biotitui, augitui ir raginukei. Glaukonitas K(Fe, Al, Mg)3- [AlSi3O10] [(OH)]3 nH2O. Jo tankis — 2,2—2,8, kietumas — 2—3. Glaukonitas blizga blankiai stikliškai, riebališkai. Spalva — tamsiai žalia, žalsvai juoda. Bruožas — žalias. Lūžis — nelygus. Glaukonitas priklauso hidrožėručių grupei. Žėručių grupei priklauso du svarbiausieji mineralai: muskovitas ir biotitas. Muskovitas KAl2[Al2Si3O10 [OH]2. JO kietumas — 2—3, tankis — 2,7—3,1. Muskovitas dažniausiai esti bespalvis, bet pasitaiko ir šviesiai žalsvo, rusvo, gelsvo bei pilkšvo. Skaidrus. Blizgesys — stikliškas, perlamutriškas. Bruožas — baltas. Skalumas — labai tobulas. Skyla į plonas, lanksčias plokšteles ir žvynus. Muskovitas yra magminių ir metamorfinių uolienų mineralas. Kartais jo būna ir nuosėdinėse uolienose. Biotitas K (Mg, Fe)3 l [Al Si3O10] [OH]2. Jo kietumas — 2—3, tankis— 3,0—3,1, spalva— juoda arba žalsvai juoda. Blizga stikliškai, perlamutriškai. Bruožas — baltas arba žalsvas. Skalumas labai tobulas. Skyla į tamprius lapelius. Biotito yra magminėse ir metamorfinėse uolienose. Karkasiniams silikatams priklauso gausi mineralų grupė, vadinama lauko špatais. Jie dar skirstomi į ortoklazus ir plagioklazus. Ortoklazų grupei priklauso ortoklazas ir mikroklinas. Ortoklazas K[AlSi3O8]. Jo kietumas —6, tankis — 2,6, spalva — balta, gelsva, pilka, rausva, raudona, bruožas — baltas, blizgesys — stikliškas, skalumas — tobulas. Ortoklazas skyla.tobulai dviem statmenomis kryptimis. Ortoklazas yra daugelio magminių uolienų ir dalies metamorfinių uolienų mineralas. Jo dūlėjimo produktas yra kaolinitas. Mikroklinas. Jo cheminė sudėtis kaip ortoklazo, tankis — 2,5—2,6, kietumas — 6, spalva — tokia pat, kaip ir ortoklazo. Žalios spalvos mikroklinas vadinamas amazonitu. Blizga stikliškai. Bruožas — baltas. Skalumas tobulas dviem kryptimis. Mikroklino randama magminėse uolienose. Plagioklazai yra dviejų mineralų — albito ir anortito—izomorfinis mišinys. Be albito ir anortito, plagioklazams dar priklauso oligoklazas, andezinas, labradoras, bitovnitas. Albitas Na[AlSi3O8] - Jo kietumas — 6—6.5, tankis — 2,6, spalva— balta, kartais rusvai geltona. Bruožas — baltas ar bespalvis. Blizga stikliškai. Lūžis — nelygus. Skalumas tobulas. Albitas yra magminių ir kai kuriu metamorfinių uolienų mineralas. Labradoras yra anortito (50—70%) ir albito (50—30%) izomorfinis mišinys. Jo kietumas — 6, tankis — 2,7, spalva — pilka, tamsiai pilka, besikaitaliojanti su melsva, žalsva ir mėlyna spalva. Blizga stikliškai. Bruožas — baltas, bespalvis. Labradoras įeina į magminių uolienų sudėtį. Vien iš labradoro sudaryta uoliena vadinama labradoritu. 26 3.PAGRINDINĖS ŽINIOS APIE UOLIENAS Listosferą sudaro įvairios kilmės mineralinės medžiagos, vadinamos uolienomis. Uolienas nagrinėja mokslas, vadinamas petrografija. Ji tiria oolienų savybes, mineralinę bei cheminę sudėtį, sandarą ir slūgsojimo sąlygas Žemės plutoje. Uolienos sudarytos iš vieno arba daugelio mineralų. Iš vieno mineralo susidariusios uolienos vadinamos monomineralinėmis, pavyzdžiui, gipsas, dolomitas, marmuras ir kt. Labiausiai paplitusios uolienos, susidariusios iš daugelio mineralų. Jos vadinamos poliminetalinėmis. Pavyzdžiui, granitą sudaro kvarcas, lauko špatai, žėručiai ir kiti mineralai. 3.1. Genetinė uolienų klasifikacija Klasifikuojant uolienas, didelės svarbos turi jų susidarymo sąlygos. Todėl uolienos dažniausiai ir klasifikuojamos pagal jų susidarymo sąlygas arba genezę. Genetinė uolienų klasifikacija parodyta 9 paveiksle. Žemės plutoje uolienos pasiskirsčiusios labai nevienodai. Didžiąją dalį Žemės plutos (apie 95%) sudaro magminės ir metamorfinės kilmės uolienos. Nuosėdinės uolienos sudaro tiktai apie 5% Žemės plutos. Tačiau Žemės paviršiuje slūgso daugiausia nuosėdinės uolienos. Todėl inžinieriui statybininkui tenka susidurti beveik tik su nuosėdinėmis uolienoms. 9 pav. Genetinė uolienų klasifikacijos schema Magminės Intruzinės Efuzinės Kainotipinės Paleotipinės Uolienos Nuosėdinės Chemogeninės Organogeninės Mechaninės Metamorfinės Kontaktinės Regioninės Birios Sucementuotos 27 3.2. Magminės uolienos Magminės uolienos susidaro iš magmos, jai auštant. Jeigu magma stingsta litosferos gelmėse, susidaro kristalinės uolienos. Jos vadinamos giluminėmis, arba intruzinėmis. Kai magma išsilieja į Žemės paviršių, tuomet ji stingsta greitai ir susidaro visai kito tipo uolienos, vadinamos efuzinėmis, arba išsiliejusiomis. Efuzinės uolienos skirstomos į paleotipines ir kainotipines. Paleotipinėse uolienose pastebimas vienų mineralų pasikeitimas kitais. Kainotipines uolienos yra šviežios, nepakitusios. Magmos savybės daug priklauso nuo SiO2 kiekio joje. Todėl, atsižvelgiant į tai, kiek magmoje yra SiO2, iš jos susiformavusios uolienos skirstomos taip; ultrarūgščios SiO2>75%; rūgščios SiO2—75—65 %; vidutinio rūgštumo SiO2—52—65%; bazinės SiO2—40—52%; ultrabazinės SiO275% Ortoklazas, kvarcas, žėručiai Pegmatitas (gyslų uoliena) - - Rūgščios SiO2 75 - 65 % Kvarcas, lauko špatai, žėručiai, raginukė ir kt. Granitas Liparitas Kvarcinis porfyras Lauko špatai (ortoklazai), raginukė, biotitas Sienitas Trachitas Ortoklazinis porfyras Vidutinės SiO2 65 - 52 % Lauko špatai (plagioklazai), raginukė, augimas, biotitas Dioritas Andezitas Porfyras Bazinės SiO2 52 - 40 % Lauko špatai (labradoras), augimas, olivinas Gabras, labradoritas Bazaltas Diabazas Ultrabazinės SiO2

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!