Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 39. 23 oktober 1956 - Lerfyllda sprickor i den fasta berggrunden, av Pontus Ljunggren
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
16 oktober 1956
899
Lerfyllda sprickor
i den fasta berggrunden
Docent Pontus Ljunggren, Lund
552.527
624.131.28
Vid ett flertal av de bergrumsanläggningar som utförts
under de senaste åren har lerfyllda sprickor påträffats,
icke sällan på betydande djup under bergytan. Endast i
de allra grundaste sprickorna eller rämnorna torde det
röra sig om från ovanliggande jordlager nedträngd
Ursubstans; i de flesta fall härstammar lerfyllnaden från
tidigare geologiska perioder. Dessa leror kan ha väsentligt
skilda fysikalisk-tekniska egenskaper, och det kan därför
vara skäl att känna till något om deras
mineralsammansättning, då denna är utslagsgivande för lersubstansens
beteende i vissa sammanhang.
Lerornas mineralsammansättning
Den lera som påträffas i sprickor i berggrunden
består som regel dels av kvarts (Si02), oftast i mycket
finfördelad form, dels av lermineral, vartill i många fall
kommer kalkspat (CaCOs) och en del glimmermineral
[huvudsakligen muskovit KAl3Si3O10(OH)2] och kloritmineral
[ame-sit Mg4Al4Si2O10(OH)8, antigorit MgeSi401o(OH)8]. I enstaka
fall kan även något fältspat förekomma (kalifältspat
KAlSi308, plagioklas NaAlSi30s-CaAl2Si208). De i detta
sammanhang intressantaste komponenterna är lermineralen,
en grupp tillhörande silikatmineralen. De viktigaste är
kaolinit, montmorillonit och illit.
Olikheterna i uppbyggnaden av dessa minerals
kristall-gitter är till stor del avgörande för deras varierande
egenskaper. Grundstommen för samtliga, liksom för
silikat-mineral överhuvudtaget, är kiselsyratetraedrar, kiselatomer
tetraedriskt omgivna av fyra syreatomer. Alla dessa
lermineral har liksom glimmer- och kloritmineralen en
skikt-formad uppbyggnad av gittret. Hos glimrarna framkommer
detta särskilt tydligt genom att de kan uppspjälkas i
mycket tunna blad, teoretiskt ned till molekyltjocklek. Att
detta är möjligt beror på att de gittersammanhållande
krafterna längs vissa plan är mycket små.
Kaolinitens gitter är uppbyggt av skikt av
kiselsyratetraedrar (Si tetraedriskt omgivet av fyra O) och skikt av
alu-miniumoktaedrar (Al oktaedriskt omgivet av fyra OH och
två O), förenade så att hörnen på tetraederskiktet bildar
ett gemensamt plan med en av ytorna på oktaederskiktet.
Gittret består av sådana dubbelskikt eller lager, ordnade så
att ett lagers syreatomer, tillhörande
kiselsyratetraeder-skiktet, gränsar mot nästa lagers OH-grupper, tillhörande
aluminiumoktaederskiktet. De skilda lagren hos kaoliniten
hålls samman genom vätebindningar mellan dessa
O-och OH-plan. Kaolinitens kemiska sammansättning är
Al4Si4O10(OH)8.
Montmorillonitens gitter är uppbyggt av skikt av
alumi-niumoktaedrar, på var sida omgivna av skikt av
kiselsyratetraedrar. Gittret består av sådana treskiktade lager,
varvid ett lagers syrebesatta plan gränsar mot ett syrebesatt
plan hos intilliggande lager. Detta innebär, till skillnad
mot kaoliniten, att det är mycket svag sammanhållning
mellan gittrets skilda lager och därav följande hög grad
av spjälkbarhet efter dessa plan.
I mellanrummet mellan lagren sitter dels utbytbara
kat-joner, vanligen Ca2+ eller Na+, dels kan vatten eller andra
polära molekyler inträda, orsakande ökning eller
minskning av avståndet mellan lagren. Denna
montmorillonitens svällning kan i vissa fall leda till en fullständig
separation av lagren. Någon liknande variation i
avståndet mellan lagren förekommer ej hos kaoliniten. Mont-
morillonitens kemiska sammansättning uppges av Grim5
till Al1Si8O20(OH)4 • nH„0, om hänsyn icke tas till
substitu-tioner inom gittret.
Illitgruppen utgör övergångsformer mellan glimrarna och
de egentliga lermineralen. I illitens gitter kan polära
molekyler icke inträda, och alltså kan ingen svällning
förekomma5.
De flesta lermineralen är i rent tillstånd vita, men har
ofta genom inblandning av färgade substanser (järnoxider
m.m.) erhållit gråa, gula, bruna eller röda färgtoner.
Lermineralens bestämning
I de allra flesta fall kan lermineralen ej bestämmas
genom kemiska analysmetoder, dels därför att de har
likartad kemisk sammansättning, dels därför att de sällan
förekommer i rent, oblandat tillstånd. Mikroskopiska
metoder är som regel icke heller användbara, då lermineralen
vanligen har mycket liten kornstorlek, omkring 1 ^ eller
mindre. Undersökningar med elektronmikroskop har
emellertid givit värdefulla upplysningar om form och storlek
hos lermineralkristallerna. Denna metod kan dock för
närvarande icke väntas få praktisk användning för direkta
mineralidentifieringar. De viktigaste metoderna för
identifiering av lermineral är de röntgenkristallografiska6 och
de differentialtermiska. Båda metoderna är snabba och
ger säkra resultat.
Den röntgenkristallografiska metoden är grundad på
röntgenstrålarnas interferens inne i kristallgittret. De från det
inre av kristallerna reflekterade strålarna registreras på en
fotografisk film, och genom mätningar på denna kan
avståndet mellan de olika gitterplanen erhållas. De
kombinationer av olika värden, som erhålles på detta sätt, är
karakteristiska för olika substanser. Metoden är snabb och
säker, men fordrar specialapparatur. Sådan
röntgenkri-stallografisk analysapparatur finnes bland annat på de
mineralogiska institutionerna.
Vid differentialtermisk analys upphettas provet och en
jämförelsesubstans (vanligen A1203) med konstant
hastighet till ca 1 000°C. Under upphettningen registreras
eventuella exoterma eller endoterma’ reaktioner genom en
kombination av termoelement mellan den inaktiva
jämförelsesubstansen och provsubstansen. Man erhåller alltså
besked om vid vilka temperaturer de exo- eller endoterma
reaktionerna sker, och dessa gradtal är karakteristiska för
substansen i fråga.
Denna metod har visat sig vara speciellt lämplig för
analys av lermineralhaltiga substanser. De tre huvudtyperna
av lermineral, kaolinitgruppen, montmorillonitgruppen och
illitgruppen, ger helt skilda termiska kurvor. Vid
blandningar av olika lermineral registreras varje mineral för
sig, så att på samma termogram de olika komponenterna
kan identifieras. Samma förhållande gäller för den
röntgenkristallografiska metoden. Differentialtermisk
analysapparatur finnes vid bl.a. flera av landets mineralogiska
institutioner.
Lämpligt vid undersökning av en lersubstans
mineralogiska sammansättning är en kombination av
röntgenkristallografiska och differentialtermiska analysmetoder.
Lerornas uppkomst
Det vanligaste bildningssättet för lermineral är genom
kemisk nedbrytning av andra silikatmineral, såsom
fältspaten glimrar, hornblände. Vid den kemiska vittringen av
mineral och bergartsfragment inom de lösa jordlagren
och i den fasta berggrundens ytskikt påskyndas
nedbrytningen genom närvaron i markvattnet av vissa syror,
huvudsakligen humussyror och kolsyra.
Lersubstans i djupare sprickor i berggrunden kan ha
bildats på flera olika sätt. Den kan antingen vara förd till
platsen av vatten eller på annat sätt, eller den kan ha
bildats genom nedbrytning av på platsen befintliga
silikatmineral. Oftast sker dessa omvandlingar antingen genom
inverkan av från djupare nivåer uppstigande varma vatten-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
