Структура (лат.- строение, расположение, устройство) и текстура (лат.- ткань., соединение, связь) - характеристика пространственного состояния объекта (элемента литосферы), предмета (модели ) - грунта.

Структура грунта – понятие иерархическое: текстура, структура, мезо, макро, микро и др. Структуру имеет агрегат, минерал, молекула, атом.

В настоящее время в понятие – «структура» грунтоведами введен также «характер структурных связей». Термин верный, но должен относиться ко всей модели, а не только к ее твердой фазе.

Очевидно, структура грунта является производной его происхождения. В связи со значительными различиями условий образования размер структурных элементов изменяется в широких пределах. От крупнообломочных, элементарных блоков до глинистых, от метров, до ангстрем.

Под структурой понимается – совокупность признаков, отражающих размер, форму, характер поверхности, количественное соотношение его структурных элементов (отдельных зерен, частиц, агрегатов, цемента стекла) и характер связи их друг с другом.

Геологическая среда представляет собой сложно организованную систему со множеством уровней. В соответствии с иерархичностью строения геологической среды можно выделить несколько уровней организации вещества: минеральный, горнопородный, формационный. Соответствующие структуры - минералов, фациальный (структура пород), формационная -структура геологических тел, сложенных ассоциациями горных пород (формацией, субформацией, геолого-генетическим комплексом).

Магматические грунты (лучше – грунты магматического происхождения) - глубинные - имеют полнокристаллические равномернозернистые структуры (средние и крупнозернистые) или порфировидные неравномернозернистые структуры с мелко- и среднезернистой основной массой. Эффузивные породы (грунты) обычно имеют скрытокристаллические или стекловатые (афанитовые) структуры или порфировые с неполнокристаллической или стекловатой основной массой.

От размера зерен >50-5 мм - крупнозернистые, 5-1 среднезернистые, 1-0,2 мм мелкозернистые; афанитовые (кристаллы менее 0,2 мм не видны невооруженным глазом)

По степени однородности зерен равномернозернистые, неравномернозернистые, порфировые (на фоне мелких кристаллов выделяются отдельные крупные).

Характерной особенностью метаморфических пород (грунтов) являются их полнокристаллические структуры. Минеральные зерна уплощены и вытянуты в одном направлении - результат одностороннего давления (процесс называется “бластез”). Отсюда название структур метаморфических пород (грунтов метаморфического происхождения) - бластические.

Гранобластовые - сложенные более или менее изометричными зернами;

Лепидобластовые сложенные анизометричными зернами - чешуйчатыми, пластинчатыми.

Нематобластовые - удлиненные, призматические кристаллы (напр. амфибола).

По соотношению размеров: однородные и неоднородные (парфиробластовые).

Осадочные - их структуры определяются, прежде всего, размером элементов: крупнообломочные (псефитовые), среднеобломочные или песчаные (псаммитовые), мелкообломочные или пылеватые (алевритовые), тонкообломочные или глинистые (пелитовые).

Важное значение имеет описание цемента:

базальный - обломки погружены в цемент и не соприкасаются между собой; поровый - заполняющий поры; контактовый - располагающийся только на контактах частиц.

Для химически осажденных в зависимости от размеров и формы органических обломков: кристаллическизернистые, скрытокристаллические (афанитовая), изоморфная, детритусовая, оолитовая и др.

Обломочные несцементированные: валунные, галечниковые и др.

Песчаные - по размеру зерен гравелистые, пылеватые, среднезернистые и др.

Глинистые - агрегированное состояние дает ряд уровней. На наиболее мелком (сканирующий электронный микроскоп) - ячеистая, матричная, турбулентная, доменная, губчатая и др.

Структуры по характеру структурных связей:

кристаллизационные – преобладают фазовые контакты (сила связи в кристаллизационной решетке), большинство магматических и метаморфических, а также в осадочных – хемогенных (соли, известняки, доломиты)

цементационные – у осадочных сцементированных, у которых преобладают цементационные контакты (брекчии, песчаники, алевролиты, мергели и др.)

коагуляционные – с коагуляционным типом контактов, - илов, слаболитифицированных глинистых грунтов, почв, торфов

переходные структуры – переходные контакты среднелитифицированные водонасыщенные глины, глинистые осадки, лессы и др.

смешанные – у которых несколько типов контактов – плотные сильно литифицированные глины, камнные лессы, мел, трепел, часть песчаников с глинистым цементом.

несвязные (сыпучие) - низкая связь за счет контактов зацепления, крупнообломочные (без глинистого заполнителя) и песчаные

Структурной связью в грунтах называется взаимное притяжение между структурными элементами, имеющее химическую, физическую, физико-химическую и механическую природу и образующиеся непосредственно при формировании последующих преобразованиях породы вследствие различных взаимодействий на контактах этих элементов.

Химическая связь – взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов.

Физическая – обусловлены действием физических полей гравитационные (с ними связано слеживание), электрические (взаимодействие заряженных частиц – кулоновские силы), магнитные, механические

Физико-химическая – молекулярные связи (электромагнитные), ионно- электростатические (ДЭС), капиллярной природы (за счет действия сил поверхностного натяжения – искривленные поверхности водных менисков на контактах частиц)

Биотическая связь – биоэлектростатический (разные заряды микроорганизмов0, биохимические (за счет биоцемента), фитогенные (корни растений ), зоогенные (термиты, черви, и др.)

Насколько велика прочность структурных связей между отдельными частицами, зернами и т.п. в грунте зависит прочность самого грунта в целом и его деформирования.

Основные положения о структурных связях:

1. В различных петрогенетических типах грунтов преобладают структурные связи определенной природы: в магматических, метаморфических и осадочных сцементированных грунтах – в основном химические; в осадочных связанных дисперсных грунтах – физические и физико-химические связи; в дисперсных несвязанных грунтах – механические связи.

2. Энергия и прочность структурных связей уменьшается в ряду: химическая> физико-химическая > физическая > механическая связь

3. На разных стадиях литогенеза формируются отдельные структурные связи: в ходе прогрессивного литогенеза происходит постепенная смена менее прочных на более прочные структурные связи; в ходе регрессивного литогенеза происходит наоборот - смена более прочных на менее прочные связи.

Текстуры – особенности строения, обусловленные ориентировкой и пространственным взаимным расположением всех структурных элементов. Или совокупность признаков характеризующих расположение структурных элементов.

Трудно разделить структуру и текстуру, поэтому говорят о микростроении.

Магматические - однородные (массивные) и неоднородные (шлировая, шаровая, флюидная) .

Метаморфические - массивные и сланцеватые.

Осадочные - массивные и слоистые (косослоистые, тонкослоистые, линзовидные и др.).

Тема 6.

Свойства грунта