Реферат по геологии

Текстура характеризует пространственное расположение частей породы в ее объеме. Для магматических пород характерны следующие текстуры: массивная – равномерное, плотное расположение минералов. Полосчатая – чередование в породе участков различного минерального состава или различной структуры. Шлаковая – порода содержит видимые глазом пустоты.

Отдельности. При остывании магмы в связи с изменением объема в породах возникают тончайшие трещины, которые разбивают массив на отдельные участки (формы). В зависимости от системы расположения трещин возникают отдельности: столбчатая (базальт), глыбовая (гранит), шаровая (диабаз) и др.

Строительные свойства магматических  пород высокие. Это объясняется  их минеральным составом и жесткими кристаллизационными связями в  структурах. Наибольшей прочностью отличаются мелко- и равномернозернистые структуры. При оценке качества следует отдавать предпочтение массивной структуре. Магматические породы широко распространены в горных районах (Урал, Кавказ) а  также на Украине, в Карелии, Сибири.

Формы залегания  магматических пород. Глубинные горные породы залегают в виде батолитов – огромных массивов горных пород до нескольких сотен километров, залегающих глубоко от земной поверхности, штоков – ответвлений от батолитов, лакколитов – грибообразных форм, образованных при внедрении магмы между слоями осадочных толщ, жил – возникающих при заполнении магмой трещин в земной коре. Для излившихся горных пород характерными являются купола – сводообразной формы, лавовые покровы образовавшиеся в результате растекания магмы по поверхности земли, потоки – вытянутые формы, возникшие в результате течения магмы из вулканов.

 

 

 

 

 

4. Моноклиналь

Осадочные породы первоначально залегают горизонтально или почти горизонтально. Это положение сохраняется даже при колебательных движениях земной коры. Складчатые тектонические движения выводят пласты из горизонтального положения, придают им наклон или сминают в складки. Так возникают складчатые дислокации. Все формы складчатых дислокаций образуются без разрыва пластов. Это их характерная особенность.

Моноклиналь является самой  простой формой нарушения первоначального  залегания пород и выражается в общем наклоне слоев в  одну сторону:

Рис. 4.1

Для строительных целей наиболее благоприятными условиями является горизонтальное залегание слоев, большая  их мощность, однородность состава. В  этом случае здания и сооружения располагаются  наиболее устойчиво. Наличие дислокаций усложняет инженерно-геологические  условия строительных площадок, нарушается однородность грунтов оснований  сооружений, образуются зоны дробления, снижается прочность грунтов, по трещинам разрывов периодически происходят смещения, циркулируют поземные воды. При крутом падении пластов сооружение может располагаться одновременно на различных грунтах. Это может  привести к неравномерной сжимаемости  слоев и деформации сооружения. Для  зданий неблагоприятными условиями  являются сложный характер складок, их малые размеры. Нежелательно располагать сооружения на линиях разломов.

5. Парообразная вода в грунтах

Вода в нескальных грунтах  присутствует в различном виде и  находится с ними в тесном взаимодействии. Практически нельзя представить  какой-либо грунт, который не содержал бы того или иного количества воды в том или ином виде и агрегатном состоянии – твердом, жидком или  газообразном. Различают два типа состояния воды в грунте: связанная  и свободная. Связанная вода практически  неподвижна, свободная – легко  перемещается. К связанному типу относятся следующие виды воды: химически и физически связанные, твердая (лед) и капиллярная, которая по своим характеристикам занимает промежуточное положение между связанной и свободной водой. К свободному типу относится парообразная и гравитационная вода. Все виды воды могут присутствовать в грунтах совместно, границы и соотношения между ними условны и изменяются в зависимости от целого ряда факторов: минерального состава грунта, степени его дисперсности, химического состава, температуры и т.д. Парообразная вода находится в воздухе, который заполняет поры грунта зоны аэрации. Пар перемещается в порах грунта. В одних случаях это приводит к появлению жидкой воды, в других, главным образом в глинистых грунтах, в зимнее время – к образованию льда, что вызывает явление пучения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Верховодка

Верховодкой называется временное  скопление подземных вод в  зоне аэрации. Залегает она на небольшой  глубине от поверхности земли  и образуется над локальными водоупорами (или полуводоупорами), в роли которых  могут быть линзы глин или суглинков  в песке, прослойки плотных пород  и т.д. При инфильтрации вода временно задерживается на них и образует своеобразный тип подземной воды. Чаще всего это бывает связано  с периодом обильного снеготаяния  и выпадения дождей. В засушливое время года верховодка может полностью  исчезнуть в результате испарения  и просачивания в нижележащие  слои.

В легко водопроницаемых  невлагоемких породах (пески, галечник, трещиноватые породы) верховодка возникает  сравнительно редко, так же как и в сильновлагоемких набухающих глинах. Наиболее типичны для нее различные суглинки и лёссовые породы.

Другой особенностью верховодки является возможность ее образования  даже при отсутствии в зоне аэрации  каких-либо водоупорных пропластков. Например, в толщу суглинков обильно  поступает вода, но вследствие низкой водопроницаемости просачивание происходит замедленно и в верхней части  толщи образуется верховодка. Через  некоторое время эта вода рассасывается.

На склонах верховодка практически отсутствует. Чаще всего  она наблюдается на водораздельных равнинных участках, особенно в понижении  микрорельефа (степные блюдца, западины и т.д.), задерживающих талые снеговые и дождевые осадки.

По величине минерализации  воды верховодки пестрые: от пресных (в  северных районах) до солоноватых и  соленых (в засушливых районах с  интенсивным испарением). Близость верховодки к поверхности земли  часто приводит к ее загрязнению  органическими соединениями. Водообильность незначительная, поэтому использование  верховодки для водоснабжения ограничено: не глубокие колодцы в сельской местности, сезонное водоснабжение мелких предприятий. Для постоянного водоснабжения  верховодка непригодна.

Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземной  части зданий и сооружений, она  может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования или гидроизоляции. В  результате значительных утечек воды (водопровод, канализационные сети, бассейны и др.) отмечено частое появление  горизонтов верховодок на площадках  очистных водопроводных и канализационных сооружений, насосных станций и других объектов, расположенных в зоне распространения лёссовых пород. Это представляет серьезную опасность, так как грунты оснований снижают свою устойчивость, затрудняется эксплуатация сооружений. При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается, поэтому ее появление при отрывке котлованов, траншей может быть неожиданным.

Рис.6.1

1- водопроницаемая порода; 2- водоупорные породы; 3- грунтовая вода; 4- верховодка.

 

 

 

 

 

 

 

7. Выветривание горных пород

Выветриванием называется совокупность процессов физического и химического  разрушения горных пород и минералов. Немаловажную роль при этом играют живые организмы. Выделяют два главных  типа выветривания: физическое и химическое.

Физическое выветривание ведет к последовательному дроблению горных пород на все более мелкие обломки. Его можно разделить на две группы процессов: выветривания термического и механического.

Термическое выветривание происходит в результате резких суточных перепадов температуры, ведущих к расширению пород при нагреве и сжатию при охлаждении. Таким образом, на интенсивность разрушения горных пород влияют:

- величина суточного перепада температуры;

- минеральный состав горных пород;

- окраска горных пород;

- размер слагающих горные породы минеральных зерен.

Полиминеральные горные породы (граниты, гнейсы) разрушаются быстрее, так как у разных минералов, входящих в их состав, неодинаковые величины коэффициентов объемного расширения, в силу чего постепенно нарушается сцепление минеральных зерен  и порода рассыпается на отдельные  обломки (процесс дезинтеграции). Кроме того, быстрее разрушаются породы крупнокристаллические, а также темноцветные (они сильнее нагреваются, следовательно, испытывают больший суточный перепад температур). Наиболее интенсивно температурное выветривание идет на обнаженных высокогорных вершинах и склонах, а также в зоне пустынь, где, в условиях низкой влажности и отсутствия растительности, суточный перепад температур на поверхности горных пород может превышать 60° С. При этом наблюдается процесс десквамации (шелушения) скальных выступов, выражающийся в послойном отделении параллельных поверхности выступа чешуй и пластин горных пород.

Механическое  выветривание осуществляется замерзающей водой, а также живыми организмами и ново образующимися минеральными кристаллами. Максимально значение замерзающей в порах и трещинах горных пород воды, которая при этом увеличивается в объеме на 9 - 10% и расклинивает породу на отдельные обломки. Такое выветривание называют морозным. Оно наиболее активно при частых (суточных) переходах температуры через 0° С, наблюдается в высоких и умеренных широтах и выше снеговой границы в горах. Расклинивающее воздействие на горные породы оказывают также корни растений, роющие животные и растущие в порах и трещинах горных пород кристаллы минералов.

Химическое выветривание ведет к изменению минерального состава горных пород или полному их растворению. Важнейшими факторами здесь выступают вода, а также содержащиеся в ней кислород, угольная и органические кислоты. Наибольшая активность процессов химического выветривания наблюдается во влажном и жарком климате. Такие природные условия способствуют постоянному разложению огромного объема растительных останков, что ведет к накоплению угольной и органических кислот, а значит, к росту содержания химически активных ионов водорода. Процессы химического выветривания осуществляются благодаря реакциям гидролиза, окисления, гидратации и растворения.

Гидролиз имеет особое значение при выветривании минералов класса силикатов и алюмосиликатов, когда в результате воздействия содержащей углекислоту воды возникают новые, более устойчивые к создавшимся условиям соединения, часть из которых может остаться на месте, а часть будет вынесена водой. При этом кристаллическая решетка минералов перестраивается или замещается новой. Таким путем идет последовательное разложение полевых шпатов в гидрослюды и в каолинит. При высоких температурах и влажности каолинит разлагается до наиболее устойчивых гидроокислов алюминия. Следовательно, на месте богатых алюмосиликатами пород возникают месторождения каолинита и алюминиевых руд.

Окисление наиболее активно проявляется в тех минералах, которые содержат закисные соединения железа, марганца и других металлов. Например, в кислой среде происходит последовательное замещение сульфидов сульфатами, а затем окислами и гидроокислами. Так, в результате выветривания пирита (FeS2) на поверхности месторождения может возникнуть «железная шляпа», состоящая из лимонита (Fe2O3 х nH2O).

Гидратация заключается в образовании новых минералов за счет присоединения воды к исходным минералам. Это может проявляться при переходе ангидрита (CaSO4) в гипс (CaSO4 х 2H2O) или гематита (Fe2O3) в лимонит (Fe2O3 х nH2O).

Растворение интенсивнее всего идет в осадочных породах хлоридного, сульфатного и карбонатного состава. Легче всего растворяются хлориды, затем сульфаты. Но наибольшим распространением в составе земной коры отличаются карбонатные породы, растворение которых привело к широкому развитию карстовых форм (см. работу подземных вод).

Интенсивность выветривания зависит от состава и исходной трещиноватости пород, в результате чего выветривание может носить избирательный характер, что ведет к первоочередному разрушению неустойчивых блоков и контрастному выделению в рельефе устойчивых массивов горных пород.

В результате выветривания на земной поверхности формируется  особый генетический тип отложений  – элювий - слой рыхлых неперемещенных продуктов выветривания. Состав и мощность элювия определяются составом первичных горных пород и временным фактором, а также характером процессов выветривания, который, в первую очередь, зависит от климата. Следовательно, в развитии процессов выветривания наблюдаются сезонная ритмичность и широтная зональность.

Корой выветривания называют совокупность элювиальных образований верхней части земной коры. Формирование мощных кор выветривания происходит за длительный промежуток времени на сложенных полиминеральными магматическими и метаморфическими породами равнинных территориях во влажном и жарком климате, способствующем бурному развитию растительности. Согласно Б. Б. Полынову и И. И. Гинзбургу в развитии коры выветривания на поверхности магматических пород можно выделить четыре основных стадии.

1. Обломочная – в результате господства физического выветривания на поверхности накапливаются обломки исходных пород.
2. Сиаллитная обызвесткованная (Si, Al) – протекает в начале химического выветривания, когда благодаря гидролизу и гидратации силикатов и алюмосиликатов возникают гидрослюды, монтмориллонит, бейделлит и другие минералы. Одновременно происходит частичный вынос щелочных катионов Ca, Na.
3. Кислая сиаллитная – карбонаты, возникшие при взаимодействии катионов с углекислотой, выносятся. Глубокие изменения кристаллохимической структуры силикатов ведут к образованию таких глинистых минералов, как каолинит и нонтронит.
4. Аллитная – силикаты полностью разрушаются, вместо них на поверхности формируются самые устойчивые соединения: окислы и гидроокислы железа, алюминия и кремния (гетит, гидрогетит, гиббсит и др.).