Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г., Меньшикова Е.А., Казакевич С.В., Шлыков В.Г. Минералогия чеганских глин и ее инженерно-геологическое значение // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н.Чирвинского: Сб.науч.ст.-Пермь, 2000.-С.40-43.
Минералогия чеганских глин и ее инженерно-геологическое значение
Максимович Н.Г., Меньшикова Е. А., Казакевич С. В., Шлыков В. Г.
Одной из задач инженерно-экологических исследований в западной части Курганской области было изучение пород чеганской свиты палеогена, особенности минерального состава которых могут явиться причиной активизации на территории строительства неблагоприятных инженерно-геологических явлений, связанных с агрессивными свойствами грунтов и подземных вод.
Чеганская свита охватывает самые верхи эоцена и нижний олигоцен. Отложения свиты имеют региональное распространение на всем Зауралье за исключением участков эрозионного размыва [1]. На исследуемой территории отложения чеганской свиты выходят в пределах речных террас р.Миасс и ее притоков, на водораздельных пространствах, где залегают под отложениями неогеновой и четвертичной систем. В пределах долины р.Миасс и нижней части долины р.Чумляк они полностью размыты (рисунок). Мощность чеганских отложений на территории исследуемого района колеблется в пределах 27—39 м, глубина залегания кровли составляет 1,5—10 м.
Отложения чеганской свиты представляют собой осадки морского бассейна с пониженной соленостью, умеренной температурой, слабощелочной средой. Застойный гидродинамический режим древнего морского бассейна способствовал повсеместной пиритизации осадков [2]. Литологический состав свиты однообразен на огромных площадях и представлен в типичном виде зеленовато-серыми глинами с прослойками песка. В толще глин встречаются желваки и линзы сидерита и фосфорита, присутствуют стяжения пирита, кристаллы и сростки гипса. По минеральному составу глины относятся к монтмориллонитовой группе [1].
На исследуемой территории чеганская свита согласно данным бурения представлена сине-зелеными глинами с листовато-слоистой текстурой за счет прослоек алеврита и мелкозернистого песка кварцево-слюдистого состава. Реже отмечается присутствие прослоев средне- и крупнозернистого песка с галькой, как правило, хорошей окатанности. В составе глин в слое песка в верхней части свиты отмечены зубы акул Odontaspis dubia Ag, Galeorhinus aff. latus Storms, а также Striatolamia sp.
Глины на всем исследуемом интервале (до глубины 20 м) содержат стяжения пирита, чаще имеющие округлую уплощенную форму, реже неправильную листоватую, нитевидную. Стяжения достигают 5 см в диаметре. Образования, как правило, приурочены к прослоям темно-серого алеврита, окраска которого обусловлена присутствием глобул пирита. В единичных пробах глин отмечены кристаллы гипса.
По данным рентгеноструктурного анализа, в составе глин присутствуют кварц, полевые шпаты (альбит, микроклин). Глинистые минералы представлены монтмориллонитом (до 40 %), каолинитом (до 18 %), иллитом (до 17 %). Почти во всех пробах присутствует хлорит (2—18 %). В составе глин отмечены сидерит (до 17 %), гипс (до 3,9 %), пирит (до 0,8 %). В прослоях алеврита присутствует ярозит (до 6 %).
Стяжения пирита характеризуются кварцево-пиритовым составом: содержание кварца составляет 20—75 %, пирита 13—71 %. Кроме того, присутствуют микроклин (3—15 %), альбит (2—9 %). В отдельных образцах стяжений отмечены иллит, хлорит, мусковит, содержание которых составляет десятые доли процента.
Исследование особенностей кристаллической структуры минералов позволяет рассматривать происхождение присутствующего монтмориллонита как аутигенное. Каолинит привнесен в прибрежно-морские условия вместе с кластическим материалом с суши. Присутствующий пирит, несомненно, аутигенный, основную массу его составляют чрезвычайно мелкие кристаллы размером 0.015—0,02 мкм. Сидерит имеет несколько завышенные параметры элементарной ячейки по сравнению с FeCO3, что обусловлено, по-видимому, вхождением в его структуру небольшого количества атомов Mn.
Водная вытяжка отложений чеганской свиты характеризуется сульфатным составом, общее содержание водорастворимых солей значительно — до 6,5 г/кг грунта. Водородный показатель колеблется в пределах 4,3—7,8. В составе водной вытяжки присутствуют значительные содержания водорастворимых форм микроэлементов (мг/кг грунта): Mn (до 38), Sr (до 5), Ba (до 3), Ni (до 4), Co (до 2,5), Cu (до 0,6), Li (до 0,4).
Незначительная глубина залегания грунтов свиты обуславливает использование их в качестве основания фундаментов строительных сооружений и вскрытие их котлованами в процессе проведения строительных работ. Глины по данным лабораторных исследований характеризуются агрессивными свойствами по отношению к стали, свинцовой и алюминиевой оболочкам кабеля. Сульфатный состав водной вытяжки чеганских глин, согласно СНиП 2.03.11—85, соответствует грунтам с сильной и средней сульфатной агрессивностью к бетону на портландцементе; по низкому значению водородного показателя вытяжки глины соответствуют грунтам средней агрессивности к бетону нормальной проницаемости.
Присутствие в составе отложений свиты минералов с низкой химической устойчивостью (гипс, сидерит, пирит) определяет наличие у сине-зеленых глин потенциала агрессивных свойств, которые могут проявиться с течением времени за счет развития в поверхностных условиях окислительных процессов. В связи с чем, существует необходимость исследования геохимических и минералогических особенностей глинистых пород и прогноза возможного изменения агрессивных свойств грунтов и подземных вод в период строительства и эксплуатации ответственных инженерных сооружений.
Библиографический список
- Геология СССР. Пермская, Свердловская, Челябинская и Курганская области.- М.: Недра, 1969.
- Умова Л.А., Цаур Г. И., Шатров В. П. Палеогеография Восточного склона Урала и Зауралья в меловое и палеоценовое время. — Свердловск, 1968.
|
|
|
