Контрольная работа по "Геологии"

         Нескальные  грунты характеризуются значительно  большим количеством физико-механических свойств. Это связано с их более химико-минеральным составом, разнообразием структур и текстур.

          Плотность грунта – отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему.

          Коэффициент размягчения – отношение временных сопротивлений одноосному сжатию скального грунта в водонасыщенном и в воздушно-сухом состоянии.

          Степень выветрелости – отношение плотностей выветрелого и невыветрелого образцов одного и того же скального грунта.

          Пористость – отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры.

          Гранулометрический состав – содержание в осадочных горных породах или нескальных грунтах фракций частиц различной крупности, выраженное в % от массы сухого грунта, взятого для анализа.

          Плотность сухого грунта – отношение массы сухого грунта к объему, занимаемому этим грунтом (включая поры).

         Плотность частиц грунта – отношение массы сухого грунта к объему его твердой части.

          Влажность  - отношение массы водой, содержащейся в грунте, к массе сухого грунта.

          Степень влажности – отношение объема воды, находящейся в порах грунта, к объему пор.

                Коэффициент пористости – отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта.

          Число пластичности - разность между влажностями грунта на границах текучести и пластичности (раскатывания). Характеризует количественное содержание глинистых частиц в грунте. По числу пластичности глинистые грунты подразделяются на супеси, суглинки и глины. 

                Показатель консистенции – показатель состояния (подвижность) грунта нарушенной структуры при определенной влажности. Равен отношению разности естественной влажности и влажности на границе пластичности к числу пластичности.

          Коэффициент фильтрации – скорость фильтрации при напорном (гидравлическом)

               Прочность грунтов оценивается максимальной нагрузкой, приложенной к нему в момент разрушения (потери сплошности). Эта характеристика называется пределом прочности Rc, МПа, или временным сопротивлением сжатию.

               На прочность грунтов влияют: минеральный состав, характер структурных связей, трещиноватость, степень выветрелости, степень размягчаемости в воде и др. Для нескальных грунтов другой важной характеристикой прочности является сопротивление сдвигу. Определение этого показателя необходимо для расчета устойчивости оснований, а так же для оценки устойчивости грунтов в откосах строительных котлованов, расчета давления грунта на подпорные стены и т. д. Сопротивление сдвигу оценивается силами внутреннего сдвига φ, град и сцепления C, кПа. Под первыми понимают силы сопротивления, которые возникают между соприкасающимися друг с другом частями грунта, а под вторым – сопротивление структурных связей грунта всякому перемещению слагающих частиц.

Деформационные свойства характеризуют поведение грунтов под нагрузками, не превышающими критические и не приводящие к разрушению. Деформируемость грунтов зависит, как от сопротивляемости и податливости структурных связей, пористости, так и от способности деформироваться слагающих их минералов. Деформационные свойства грунтов оценивается модулем деформации E, МПа.

 

Условия образования  и строительные свойства грунтовых  отложений. (делювиальные).

Атмосферные осадки, выпадающие на наклонную  поверхность, стекают по ней в  форме тонких струек, увлекая за собой частицы породы. Этот процесс плоскостного смыва частиц породы называется делювиальным.

               Вода, увлекающая с собой минеральные частицы, постепенно испаряется в атмосферу или впитывается в нижележащие слои, а перенесенные ею частицы отлагаются на нижних, более пологих частях склона. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока продукты сноса не будут отложены с таким пологим уклоном, что их дальнейший перенос окажется трудно осуществимым. У подошвы склона образуется пологий делювиальный шлейф. Уклон его настолько мал, что сила дождевых потоков уже не может преодолеть силу тяжести продуктов сноса. Обычно, угол наклона, при котором заканчивается процесс делювиального сноса, составляет около 4-5⁰. Таким образом, делювиальный процесс приводит, обычно, к обнажению верхних и выполаживанию нижних частей склона.

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема образования наносов  на склоне рельефа:

Э – элювий; Д – делювий; П  – пролювий; 1 – атмосферные осадки; 2 – плоскостной смыв; 3 –  коренные породы; 4 – первоначальная поверхность  склона.

                    

                                   Так как живая сила тонких струек воды невелика, то они смывают, в основном, лишь  мелкие частицы продуктов выветривания. Поэтому делювиальные отложения состоят обычно из суглинков и супесей. Однако в них могут содержаться и крупные обломки (дресва, щебень, глыбы), которые в результате вымывания мелких частиц теряют устойчивость и скатываются вниз по склону.

                                   Для делювиальных пород (суглинков и супесей) характерно прежде всего то, что отложенные продукты генетически не связаны с подстилающими породами, так как являются наносами, принесенными с верхних частей склона. Отсортированность и слоистость делювиальных наносов незначительна, причем вверху склона залегают более крупные частицы, а снизу – более мелкие. Просачивание дождевых вод через толщу отложенного делювия до коренных подстилающих пород вызывает появление характерной вертикальной пористости, напоминающей вертикальную пористость лессов. Поэтому глинистые делювиальные отложения часто относятся к группе лессовых пород. Отсутствие генетической связи между делювием и подстилающими породами, а также наличие водной смазки по поверхности контакта между ними иногда является причиной образования смещений отложенных пород.

                                    Делювиальные отложения часто образуются в комплексе с элювием, или аллювием (отложениями рек), создавая комплексные делювиально-элювиальные или делювиально-аллювиальные отложения, обладая промежуточными свойствами, присущими каждому из слагающих их видов отложений.         

                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Перечислите методы определения абсолютного и относительного возраста пород. Пользуясь данными таблиц, назовите эры и периоды геологической истории Земли. (Т₂, О₁, К₁, С₂).

 

                    Установление возраста горных  пород необходимо для оценки  их свойств и определения положения  среди других пород. Вся геологическая документация, в частности геологические карты и разрезы, требуют применения показателей возраста пород. Различают абсолютный и относительный возраст горных пород.

                     Абсолютный возраст – это продолжительность существования (“жизни”) породы, выраженная в годах. Для его определения применяют методы, основанные на использовании процессов радиоактивных превращений, которые имеют место в некоторых химических элементах (уран, калий, рубидий и др.), входящих в состав пород. С помощью одних элементов устанавливают возраст в миллионах лет, другие дают возможность вычислить более короткие отрезки времени. Так, зная, какое количество свинца образуется из 1 г. урана в год, определяя их совместное содержание в данном минерале, можно найти абсолютный возраст минерала и той горной породы, в которой он находится. Это позволяет определять возраст в миллионах лет. По углероду ¹⁴С, период полураспада которого 5568 лет, можно устанавливать возраст более молодых образований.

                     Для оценки возраста геологических объектов огромное значение приобрёл радиоуглеродный метод, основанный на том, что в атмосфере Земли под воздействием космических лучей за счёт обильного азота идёт ядерная реакция 14N + n = 14С + Р; вместе с тем 14С радиоактивен и имеет период полураспада более 5700 лет. В атмосфере установилось равновесие между синтезом и распадом этого изотопа, вследствие чего содержание 14С в воздухе постоянно. Растения и животные при их жизни всё время обмениваются углеродом с атмосферой. Измеряя содержание 14С с помощью высокочувствительной радиометрической аппаратуры, можно установить возраст органических остатков.

                     Аргоновый метод основан на радиогенном накоплении аргона в калиевых минералах.

                     Стронциевый метод, основанный на радиоактивном распаде 87Rb и превращении его в 87Sr.

                     Относительный возраст пород позволяет определять возраст пород относительно друг друга, т.е. устанавливать, какие породы древнее, какие моложе. Для установления относительного возраста пород используют два метода: стратиграфический и палеонтологический.

                     Стратиграфический метод основан на том, что слои горных пород откладываются последовательно, один на другом. Следовательно, чем выше залегает слой – тем он моложе. Однако это справедливо только при ненарушенных залеганиях горных пород. В сложно дислоцированных областях, т.е. там, где породы выведены из горизонтального залегания и образуют складки, сдвиги, сбросы и т.д., непосредственное применение принципа последовательности отложения слоев становится затруднительным. Из рис. 2, а видно, что самым молодым является верхний слой 3, самым древним – нижний 1. На рис. 2, б показан выход на склон рельефа слоев, смятых в складки. Видно, что более древние слои (1 и 2) лежат на более молодом слое 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Залегание слоев:

а - горизонтальное; б – в виде складок

 

                                        Палеонтологический метод основан на том, что геологическая история Земли шла  параллельно с историей развития органической жизни. Следы органической жизни на Земле содержатся в горных породах в виде так называемых ископаемых окаменелостей.

                                        При исследовании горных пород в них можно обнаружить различные формы сохранности этих окаменелостей:

1. отпечатки внешней формы растения или животного на породе;
2. внутренние ядра, получающиеся при отгнивании мягкого тела животных и заполнении образующихся при этом полостей каким либо минеральным веществом;
3. наружные ядра, образующиеся в тех случаях, когда не только отгнивает внутреннее мягкое тело, но растворяются и наружные части раковины; при этом новые минеральные образования, заполняющие образовавшуюся пустоту, полностью воспроизводят внешнюю форму раковины погибшего организма;
4. псевдоморфозы, т.е. скелетные остатки, в которых менее стойкие минеральные и органические вещества замещены более стойкими, например, кремнеземом; при этом полностью сохраняются формы этих остатков, а иногда и особенности их анатомического строения (псевдоморфозы по дереву, раковины морских животных и т.д.);
5. полная сохранность – когда захороняется цельный скелет и мягкие органы; подобные находки очень редки, к ним относятся трупы мамонтов, найденные в зоне вечной мерзлоты в северо-восточной Сибири, насекомые, попавшие внутрь янтаря и т.д. Обычно полной сохранностью в палеонтологии принято считать формы полностью (или почти полностью) сохранившие прижизненную структуру только скелетных частей.

Изучая различные ископаемые остатки, можно проследить развитие животного  и растительного мира, по ним же можно проследить и геологическую  историю Земли, так как почти каждая из групп организмов несет в себе признаки той среды, в которой она развивалась. Совершенно очевидно, что в более древних слоях погребены и более древние организмы. Установив типы этих организмов, можно закрепить их во времени за определенными комплексами пород. Таким образом, “датой”, закрепляющей возраст пласта, всегда будут являться остатки организмов с характерными для каждого времени формами.

 

 

Т₂ – мезозойская эра, триасовый период, среднетриасовый отдел;

О₁ – палеозойская эра, ордовикский период, нижнеордовикский отдел;

К₁ – мезозойская эра, меловой период, нижнемеловой отдел;

С₂ – палеозойская эра, каменноугольный период, среднекаменноугольный отдел.

 

 

 

 

 

 

5. Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных процессов). Приведите схемы нарушений форм залегания пород (моноклиналь, горст). Покажите зависимость силы землетрясения от геоморфологического строения участка, состава и обводненности пород.

 

 

              Эндогенные процессы (греч. еndon - внутри + genes - рождающий, рожденный) - рельефообразующие геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах твёрдой земли и обусловленные ее внутренней энергией, силой тяжести и силами, возникающими при вращении Земли. Эндогенные процессы проявляются в виде тектонических движений земной коры, магматизма, метаморфизма горных пород, сейсмической активности. Главными источниками энергии эндогенных процессов являются тепло и перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация). Эндогенные процессы играют главную роль при образовании крупных форм рельефа.

Глубинное тепло Земли имеет  преимущественно радиоактивное  происхождение. Непрерывная генерация  тепла в недрах Земли ведёт  к образованию потока его к  поверхности. Под влиянием теплового потока или непосредственно тепла, приносимого поднимающейся глубинной магмой, возникают так называемые коровые очаги магмы в самой земной коре; достигая приповерхностных частей коры, магма внедряется в них в виде различных по форме интрузивов или изливается на поверхность, образуя вулканы.

Гравитационная дифференциация вела к расслоению Земли на геосферы разной плотности. На поверхности Земли  она проявляется также в форме  тектонических движений, которые, в  свою очередь, ведут к тектоническим деформациям пород земной коры и верхней мантии; накопление и последующая разрядка тектонических напряжений вдоль активных разломов приводят к землетрясениям.