Диссертация (1141449), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Это наложило отпечаток на химический и минеральный состав данноговида пород незавершенной стадии минералооразования. Глинистая составляющаясупеси ААП-1 кроме гидрослюды содержит большое количество монтмориллонита. Магнезиальная глина состоит в основном минералом монтмориллонитовойгруппы – сапонита.3.4 Глинистое сырье Новгородской областиИсследовался также глинистый материал, полученный из отсева обогащения песка месторождения Новгородской области, относящийся к Русской плитецентральной части Восточно-Европейской платформы. Образцы отобраны наООО «Завод силикатного кирпича», находящегося г.
Боровичи Новгородской области (приложение 2). Содержание глинистых включений в песке составляет до20 мас. %.136Порода представляет собой рыхлую породу коричневого цвета. Пластичностью (Таблица 3.12) она практически не обладает (далее отсев песка Новгородской обл.). По гранулометрическому составу (Таблица 3.13) – это псаммоалевритовое отложение и классифицируется как пылеватое. Порода отличаетсявысоким содержанием кремнезема (Таблица 3.14).Таблица 3.12 – Физические свойства отсева песка Новгородской обл.ПоказателиВлажность на пределе текучести WL0,189Влажность на границе раскатывания WP–Относительная влажность W0,16Число пластичности Ip = WL–Wp, %1Плотность насыпная ρн, кг/м31590Таблица 3.13 – Гранулометрический состав отсева песка Новгородской обл.Содержание фракций в мас. %, размер сит, ммболее1,25–0,63–0,315–0,16–0,10–0,04–0,01–менее1,250,630,3150,160,100,040,010,0050,005–0,193,528,2221,1426,4030,862,686,99Таблица 3.14 – Химический состав отсева песка Новгородской обл., мас.
%SiO280,5SiO2своб.51,9Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2SO3K2ONa2Oп.п.п.Сумма10,22,01,80,650,180,260,120,062,097,77Исследования минерального состава породы термографическим (Рисунок3.10) и рентгенографическим (Рисунок 3.11) методами анализа показали, что глинистые минералы породы представлены гидрослюдой (10,04 Å) и каолинитом(7,19 Å). Наличие серии рефлексов на рентгенограммах в области углов отражения = 8–18 позволяет предположить, наличие смешаннослойных образований.137Данные ИК-спектроскопии (Рисунок 3.12)показали наличие кварца: интенсивная полоса вобласти 1200–1100 см–1. По интенсивным широким полосам поглощения в области 1460–1400см–1 и интенсивным узким полосам поглощенияоколо 876 и 713 см–1 обнаруживается наличиекарбонатов.Наличие каолинита фиксируется по интенсивной узкой полосе поглощения около 914 см–1относящейся к H–O–Al связям и полосам поглощения ОН-валентных колебаний в областях3705–3695, 3670–3663, 3650 см–1.Таким образом, глинистая порода из отсева обогащения песка месторождения Новгород-Рисунок 3.10 – Дериватограммаотсева песка Новгородской обл.фракции меньше 0,005 ммской обл.
отличается высоким содержанием свободного кварца. Глинистая фракция состоит преимущественно из минералов начальной стадии выветривания, таких как гидрослюда и смешаннослойные образования, а также в меньшей степеникаолинитом.3.5 Глинистые породы Республики ЙеменАпробацию результатов теоретических исследований проводили также наглинистых породах Республики Йемен, отобранных на месторождения Лахдж иШибам. На месторождении Шибам было отобрано две пробы (Шибам-1 и Шибам2).
Суглинки месторождения Лахдж содержат больше SiO2 и Al2O3, чем суглинкиместорождения Шибам (Таблица 3.15). Содержание CaO, наоборот, значительновыше у суглинков меторождения Шибам. Сравнивая химический состав суглинков Шибам-1 и Шибам-2 можно отметить, что у последнего выше содержание Clи SO3.138г)Рисунок 3.11 – Рентгенограммы отсева песка Новгородской обл. фракции меньше 0,005 ммРисунок 3.12 – ИК-спектры отсева песка Новгородской обл.Таблица 3.15 – Химический состав глинистых пород Республики ЙеменПородаМесторождение ЛахджSiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO ClSO3 K2O Na2O п.п.п.
Сумма53,55 10,96 8,58 8,68 4,34 0,16 0,12 2,10 1,60Месторождение Шибам-1 34,65 7,95 6,38 19,32 5,25 0,04 0,121,2Месторождение Шибам-2 37,09 6,63 2,80 20,44 6,46 0,66 0,35 1,109,0199,100,80 24,29 100,001,522,66 99,69По числу пластичности и гранулометрическому составу (Таблица 3.16) породы можно классифицировать как суглинок легкий пылеватый.Для выделенной из изучаемых пород фракции менее 0,063 мм на установкеMicroSizer 201 проведен анализ распределения частиц по размерам (Рисунок3.13).Установлено, что в суглинках месторождений Лахдж и Шибам-1 значительно преобладают частицы мелкого размера (от 1 до 50 мкм).
В суглинках место-139рождений Шибам-2 преобладают более крупные частицы (30–120 мкм). Четкопроявленную полимодальность распределения частоты встречаемости от размерачастиц можно интерпретировать как следствие полиминеральности глинистыхпород (Рисунок 3.14 и 3.15).Таблица 3.16 – Гранулометрический состав глинистых пород РеспубликиЙеменМесторождениеpHЧисловоднойпластич-Содержание фракций, мас. %, размер сит, ммБолее1–0,50,5–0,25–Менее0,250,0630,063вытяжкиности1,0Лахдж8,6512,20,43,718,236,341,4Шибам-18,909,22,04,518,3537,4537,7Шибам-28,628,51,85,917,1539,3535,8Рисунок 3.13 – Диаграмма распределения частиц по размерам в суглинках(фракция менее 0,063 мм): месторождение: 1 – Лахдж; 2 – Шибам-1; 3 – Шибам-2На термограммах пород фиксируется глинистые минералы (эндоэффект520–550 °С), магнезит (эндоэффект 650 °С и рефлекс 2,87 Å), кальцит (эндоэффект 860 °С и рефлекс 3,043 Å).
По данным рентгенофазового анализа породы содержат кварц (3,35 Å), полевые шпаты (3,21–3,23 Å), гидрослюду (10,02 Å),монтмориллонит (14,730–15,369 Å), каолинит (7,138 Å). Присутствует такжерентгеноаморфная фаза.140а)б)в)Рисунок 3.14 – Дериватограммы глинистых пород Йемена: а – месторождение Лахдж;б – месторождение Шибам-1; в – месторождение Шибам-2Данные термогравиметрического анализа пород Шибам-1 и Шибам-2 (см.рисунок 3.14, б и в) показали высокое содержание кальцита, соответственно 19,3 и28,4 мас.
%.а)б)141в)Рисунок 3.15 – Рентгенограммы глинистых пород Йемена: а – месторождение Лахдж;б – месторождение Шибам-1; в – месторождение Шибам-2Таким образом, глинистые породы Республики Йемен являются полиминеральными и отличаются преобладанием псаммитовой фракции, в составе которойнаходятся кварц, полевые шпаты, кальцит и магнезит. Глинистая фракция представлена гидрослюдой, каолинитом, монтмориллонитом и рентгеноаморфной фазой.
Особенностью суглинков месторождения Шибам-1 и Шибам-2 является высокое содержание карбоната кальция.3.6 Особенности микроструктуры глинистого сырьяразличных генетических типовДля выявления структурных характеристик алюмосиликатных пород незавершенной стадии минералообразования, морфологии породообразующих минералов и их агрегатов, а также влияния установленных морфоструктурных особенностей на процессы доавтоклавного и автоклавного структурообразованиякомпозиционных материалов, была изучена микроструктура рассматриваемых вработе горных пород различных генетических типов.Микроструктура суглинков Лебединского месторождения КМА проб №№36 и 40, (Рисунок 3.16 и 3.17) и опоковидной породы (Рисунок 3.18) сложена в основном зернами кварца, которые формируют однородный «скелет», поэтому ееможно охарактеризовать как скелетную.Визуально можно отметить, что в суглинке пробы № 40 в сравнении с пробой № 36 содержится больше частиц кварца.
Глинистый материал не создает142сплошной матрицы. Глинистые частицы скапливаются на поверхности зеренкварца и на контактах песчаных и пылеватых частиц. Такая микроструктура обусловливает низкую динамическую устойчивость глинистых пород.а)б)в)Рисунок 3.16 – Микроструктура суглинка КМА (проба № 36), РЭМ:а – ×1000; б – ×15000; в – ×100000а)б)в)Рисунок 3.17 – Микроструктура суглинка КМА (проба № 40), РЭМ:а – ×1000; б – ×15000; в – ×100000Для монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевой и песчаной монтмориллонит-каолинитовой глинистых пород характерна матричная микроструктура, которая характеризуется наличием неориентированной глинистой массы (Рисунок3.19 и 3.20).
Песчаные зерна содержатся беспорядочно и не контактируют междусобой.143а)б)в)Рисунок 3.18 – Микроструктура опоковидной глинистой породы, РЭМ:а – ×1000; б – ×15000; в – ×50000а)б)в)Рисунок 3.19 – Микроструктура монтмориллонит-гидрослюдисто-кварцевойглинистой породы, РЭМ: а – ×1000; б – ×15000; в – ×50000а)б)в)Рисунок 3.20 – Микроструктура песчаной монтмориллонит-каолинитовойглинистой породы, РЭМ: а – ×1000; б – ×15000; в – ×50000144Микроструктуру супеси (Рисунок 3.21) можно охарактеризовать как скелетную, сложенную преимущественно изометричными зернами кварца с различнойстепенью окатанности. Глинистый материал концентрируется на поверхностикварца в виде сплошных «рубашек» и на контактах пылеватых частиц.а)б)в)Рисунок 3.21 – Микроструктура супеси КМА, РЭМ:а – ×5000: б – ×20000, в – ×50000При большом увеличении (см.
рисунки 3.16, в–3.21, в) в породах наблюдается наличие частиц размером менее 100 нм.Микроструктуру выветрелых сланцев можно охарактеризовать как скелетную (Рисунок 3.22–3.24). В процессе выветривания произошла дезинтеграция реликтовых минералов. Наблюдаются листоватые и чешуйчатые минералы различной конфигурации и размеров. Присутствуют частицы размером менее 100 нм.Супесь ААП-1 представляет собой рыхлый неоднородный композит (Рисунок 3.25), образованный частичками кварца и глинистым веществом. Микроструктура сложена из сплошной неориентированной глинистой массы, в которойбеспорядочно расположены песчаные частицы. Поверхность песчаных частицимеет слабоокатанную форму и остается чистой, размеры частиц составляют порядка 150 мкм.145а)б)в)Рисунок 3.22 – Микроструктура каолинит-гидрослюдисто-кварцевого сланца, РЭМ: а – ×1000;б – ×15000; в – ×100000а)б)в)Рисунок 3.23 – Микроструктура каолинит-гидрослюдисто-бемитового сланца, РЭМ: а – ×1000;б – ×15000; в – ×100000а)б)в)Рисунок 3.24 – Микроструктура шамотизированного каолинит-гидрослюдистого сланца, РЭМ:а – ×1000; б – ×15000; в – ×100000146Размер пылеватых частиц (см.
рисунок 3.25, в), контактирующие с глинистым веществом, не превышает 10 мкм. Частицы имеют угловатую неокатаннуюформу. По поверхности песчаных и пылеватых частиц рассеяны хлопья менеесвязанные с матрицей глинистые частицы размером до 2 мкм. Тонкодисперсноеглинистое вещество состоит из частиц пластинчатой формы с размерами до 5мкм.а)б)в)Рисунок 3.25 – Микроструктура супеси ААП-1 (образец № 1), РЭМ: а – глинистая масса свключением пылеватой частицы (×500); б – глинистая масса с включением пылеватой частицы(×1800); в – поверхность пылеватой частицы и глинистые хлопья (×6000)а)б)в)Рисунок 3.26 – Микроструктура супеси ААП-2 (образец № 2) РЭМ:а – общий вид поверхности (×100); б – песчаные зерна, покрытые глинистойрубашкой (×600); в – микроагрегат глинистого вещества (×2400)Супесь ААП-2, так же как и супесь ААП-1, представляет собой, рыхлыйкомпозит (Рисунок 3.26), образованный частичками кварца и глинистым веществом и имеет матричную микроструктуру.147Песчаные зерна (см.
рисунок 3.26, б) имеют окатанную форму. Поверхностьзерен покрыта глинистой рубашкой. Тонкодисперсное глинистое вещество пробыпредставлено частицами пластинчатой формы, размер которых не превышает 10мкм (см. рисунок 3.26, в).Магнезиальная глина (образец № 3) представляет собой плотный композит(Рисунок 3.27) турбулентной микроструктуры. Основная масса сложена микроагрегатами размером от 30 до 150 мкм. Микроагрегаты имеют сложное строение исостоят из ультрамикроагрегатов пластинчатой и листообразной формы (см.
рисунок 3.27, б и в), которые, в свою очередь, состоят из частиц глинистых минералов. Длина ультрамикроагрегатов достигает 10 мкм, а толщина 1 мкм. В микроструктуре породы присутствуют изометричные межмикроагрегатные порыразмером от 2 до 12 мкм, а также замкнутые изометричные поры размером до 2мкм.а)б)в)Рисунок 3.27 – Микроструктура магнезиальной глины (образец № 3), РЭМ:а – общий вид поверхности (×100); б – вид зерна включения в пробе (×420);в – поверхность пробы с органическими включениями (×2400)Микроструктура магнезиальной глины характеризуется хорошей ориентацией частиц по напластованию, что часто приводит к расслаиванию пробы и в результате анизотропии свойств.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
