Значение инженерной геологии для проектирования и строительства железных дорог, а также для их эксплуатации

Реологические свойства грунтов. При оценке свойств  грунтов следует помнить, что  эти свойства могут изменяться во времени в силу воздействия процессов  выветривания и многолетнего воздействия  больших нагрузок. Всё это приводит к «усталости» грунтов. В грунтах  возникают процессы деформации в  виде ползучести и даже текучести. –  этот процесс называется реологическим. В результате грунт разрушается, издание деформируется. 

Озёрные отложения-, осадочные образования на дне  озёр современных и древних, существовавших в прошлые геологические эпохи. Озёрные отложения относятся  к континентальным отложениям, но в то же время обладают некоторыми признаками, присущими морским отложениям (хорошая сортировка материала, горизонтальная слоистость и др.). Отличительные  черты озёрных отложений: линзовидное  залегание, небольшое число остатков специфической фауны и занесённых с берегов остатков растений и  животных, а также тесная связь  с аллювиальными и др. типами континентальных  осадков. В особую категорию выделяют озёрно-ледниковые отложения. В пресноводных озёрах накапливаются механические осадки, среди которых часто преобладают  тонкозернистые с чёткой горизонтальной слоистостью, а также сапропель, диатомит. При зарастании озёра нередко  превращаются в торфяные болота. Характер озёрных отложенийизменяется в  зависимости от климата. В областях с холодным климатом отлагается обломочный песчано-глинистый материал, иногда с ленточной слоистостью; в озёрах умеренного пояса вместе с обломочным материалом накапливаются железо ("бобовые" руды), кремнезём (диатомиты), карбонат кальция, органич. вещество (торф, сапропель  и др.). В засушливых областях, где  распространены солоновато-водные и  солёные озёра, отлагаются карбонаты, галит, гипс, а в бессточных озёрах - доломитовые осадки, иногда сода. 

Озерные отложения - осадки, образующиеся на дне озер, сложенные обломочным (гравий, галька, песок, глина), химическим или органогенным материалом. Различают отложения  пресноводных, соленых и вулканических  озер. Состав озерных отложений подчинен климатической зональности. Применяются, в зависимости от их свойств, в  качестве заполнителей бетонов, растворов. 

Вопрос № 4. 

Перечислите методы определения абсолютного и относительного возрастов пород. Назовите эры и  периоды геологической истории  Земли ( Т2,О1,К1,С2 )  

Ответ: 

Геохронология(от гео и хронология), геологическое  летосчисление, учение о хронологической  последовательности формирования и  возрасте горных пород, слагающих земную кору. Различают относительную и  абсолютную (или ядерную) геохронологию. Относительная геохронология заключается  в определении относительного возраста горных пород, который даёт представление  о том, какие отложения в земной коре являются более молодыми и какие  более древними, без оценки длительности времени, протекшего с момента их образования. Абсолютная геохронология  устанавливает т. н. абсолютный возраст  горных пород, т. е. возраст, выраженный в единицах времени, обычно в миллионах  лет. (В последнее время термин "абсолютный возраст" часто заменяют названием изотопный, или радиологический, возраст.) 

Относительная геохронология -для определения  относительного возраста слоистых осадочных  и пирокластических пород, а также  вулканических пород (лав) широко применяется  принцип последовательности напластования [т. н. закон Стенсена (Стено)]. Согласно этому принципу, каждый вышележащий  пласт (при ненарушенной последовательности залегания слоистых горных пород) моложе нижележащего. Относительный возраст  интрузивных пород и других неслоистых геологических образований определяется по соотношению с толщами слоистых горных пород. Послойное расчленение  геологического разреза, т. е. установление последовательности напластования  слагающих его пород, составляет стратиграфию данного района. Для  сравнения стратиграфии удалённых  друг от друга территорий (районов, стран, материков) и установления в  них толщ близкого возраста используется палеонтологический метод, основанный на изучении захороненных в пластах  горных пород окаменевших остатков вымерших животных и растений (морских  раковин, отпечатков листьев и т.д.). Сопоставление окаменелостей различных  пластов позволило установить процесс  необратимого развития органического  мира и выделить в геологической  истории Земли ряд этапов со свойственным каждому из них комплексом животных и растений. Исходя из этого, сходство флоры и фауны в пластах  осадочных пород может свидетельствовать  об одновременности образования  этих пластов, т. е. об их одновозрастности.  

В результате трудов нескольких поколений геологов была установлена общая последовательность накопления слоев земной коры, получившая название стратиграфической шкалы. Верхняя часть её (фанерозой) составлена при помощи палеонтологического  метода с большой тщательностью. Для нижележащего отрезка шкалы (докембрий), соответствующего огромной по мощности толще пород, палеонтологический метод имеет ограниченное применение из-за плохой сохранности или отсутствия окаменелостей. Вследствие этого нижняя - докембрийская - часть стратиграфической  шкалы расчленена менее детально. По степени метаморфизма горных пород  и др. признакам докембрий делится  на архей (или археозой) и протерозой. Верхняя - фанерозойская - часть шкалы  делится на три группы (или эратемы): палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Каждая группа делится на системы (всего  в фанерозое 12 систем). Каждая система  подразделяется на 2-3 отдела; последние  в свою очередь делятся на ярусы  и подчинённые им зоны. Как системы, так и многие ярусы могут быть прослежены на всех континентах, но большая  часть зон имеет только местное  значение. Наикрупнейшим подразделением шкалы, объединяющим несколько групп, служит эонотема (например, палеозойская, мезозойская и кайнозойская группы объединяются в фанерозойскую эонотему, или фанерозой). Стратиграфическая  шкала является основой для создания соответствующей ей геохронологической шкалы, которая отражает последовательность отрезков времени, в течение которых  формировались те или иные толщи  пород. Каждому подразделению стратиграфической  шкалы отвечают определённые подразделения  геохронологической шкалы. Так, время, в течение которого отложились породы любой из систем, носит название периода. Отделам, ярусам и зонам  отвечают промежутки времени, которые  называются соответственно эпоха, век, время; группам соответствуют эры. Крупнейшему стратиграфическому подразделению - эонотеме - отвечает хронологический  термин - эон. Существуют два эона - докембрийский, или криптозойский, и фанерозойский. Продолжительность более древнего - докембрийского эона составляет около 5/6 всей геологической истории Земли. Каждый из периодов фанерозойского эона, за исключением последнего - антропогенового (четвертичного), охватывает примерно равновеликие интервалы времени. Антропогеновая система, соответствующая времени  существования человека, намного  короче. Расчленение антропогена  проводится, в отличие от других периодов, по фауне наземных млекопитающих, которая эволюционирует гораздо  быстрее, чем морская фауна (в  составе последней за время антропогена  не произошло принципиальных изменений), а также на основе изучения ледниковых отложений, характеризующих эпохи  всеобщего похолодания. Некоторые  исследователи считают выделение  антропогеновых отложений [см. Антропогеновая система (период)] в особую систему  неправомочным и рассматривают  её как завершающий этап предшествующего  неогенового периода. 

Абсолютная геохронология- в начале 20 в. П. Кюри во Франции и  Э. Резерфорд в Великобритании предложили использовать радиоактивный распад химических элементов для определения  абсолютного возраста горных пород  и минералов. Измерение возраста производится по содержанию продуктов  радиоактивного распада в минералах.  

В 1907 по инициативе Э. Резерфорда Б. Болтвуд в Канаде определил возраст ряда радиоактивных  минералов по накоплению в них  свинца. В СССР инициатором радиологических  исследований был В. И. Вернадский. Его  начинания продолжили В. Г. Хлопин, И. Е. Старик, Э. К. Герлинг. В 1937 была создана  Комиссия по определению абсолютного  возраста геологических формаций.Цифры, полученные в результате первых определений  абсолютного возраста пород, позволили  английскому геологу А. Холмсу в 1938 предложить первую геохронологическую шкалу фанерозоя. Эта шкала неоднократно уточнялась и перерабатывалась.  

Методы определения  абсолютного возраста. Накопление продуктов  радиоактивного распада в течение  времени, положенное в основу определений  абсолютного возраста  

Свинцовый метод  основан на исследованиях радиогенного свинца в минералах (уранините, монаците, цирконе, ортите). Он является наиболее достоверным, поскольку решение  задачи о возрасте урано-ториевого  минерала достигается по трем независимым  уравнениям: 

Аргоновый метод. Основан на радиогенном накоплении аргона в калиевых минералах.  

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

Для оценки возраста геологических объектов в пределах 60000 лет 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.  
 

Т2  

Эон (эонотема) Фанерозой  

Эра (эратема) Мезозой  

Период (система) Триасовый  

Эпоха (отдел) Среднетриасовый  

Триа́совый пери́од  или триа́с — геологический период, первый этап мезозоя; следует за пермским периодом, предшествует юрскому. Начало около 251 млн. лет, конец — 200 млн. лет  назад, длительность около 50 млн. лет.  

О1  

Эон (эонотема) Фанерозой  

Эра (эратема) Палеозой  

Период (система) Ордовикский  

Эпоха (отдел) Нижнеордовикский 

Ордовикская система (период) — ордовик, вторая снизу  система палеозойской группы, соответствующая  второму периоду палеозойской эры  геологической истории Земли. Начало ордовикской системы радиологическими методами определяется 500 млн. лет назад, а длительность 60 млн. лет. 

К1 

Эра (эратема) Мезозойская  

Период (система) Меловой 

Эпоха (отдел) Нижнемеловой 

Меловой период –– геологический период, третий этап мезозоя; следует за юрским периодом, предшествует палеогеновому. Начало около 137 млн. лет, длительность около 70 млн. лет. 

С2 

Эра (эратема) Палеозойская  

Период (система) Каменноугольный 

Эпоха (отдел) Среднекаменноугольный 

Каменноугольный период — пятый снизу период палеозойской группы. Начало Каменноугольной системы  радиологическими методами определяется 350 млн. лет назад, а длительность 65 млн. лет. 
 

Вопрос № 5. 

Опишите сущность процессов внутренней динамики Земли (эндогенных процессов). Приведите схемы  нарушения форм залегания пород (грабен, взброс). Покажите зависимость  силы землетрясения от геоморфологического  строения участка, состава и обводнённости  пород. 

Ответ: 

Эндогенные процессы(греч.Endon - 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. 

ГРАБЕН –  когда подвижный участок земной коры опустился по отношению к  двум неподвижным участкам в результате тектонического движения. 
 

.Грабен 
 

ВЗБРОС –  разрывное нарушение, когда подвижная  часть земной коры поднялась в  результате тектонического движения по отношению к неподвижн  
 

  

Зависимость силы землетрясения от геоморфологического  строения участка, состава и обводнённости  пород 

В зависимости  от геологических особенностей конкретного  района оценка силы землетрясения может  меняться в большую или меньшую  сторону. Породы делят на категории  по сейсмическим свойствам: 

Породы I категории  уменьшают оценку силы землетрясений  на 1 балл от общей оценки по сейсмической карте района, т. е. последствия землетрясений  будут менее катастрофичны. К  ней относятся: скальные, например, граниты, гнейсы, известняки, песчаники; полускальные, например, мергель, глинистые  песчаники, туфы, гипсы породы, крупнообломочные особо плотные породы при глубине  залегания грунтовых вод более 15 метров.  

Породы II категории  по своим сейсмическим свойствам  свою исходную бальность сохраняют  без изменения. Это глины и  суглинки, находящиеся в твердом  состоянии, пески и супеси при  глубине залегания грунтовых  вод менее 8 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания  грунтовых вод от 8 до 10 метров. 

Породы III категории  на участках таких пород при оценке последствий землетрясений балл повышают на единицу, т. е. последствия  землетрясения на такой площадке будут более разрушительными. К  таким породам относят: глины  и суглинки, находящиеся в пластичном состоянии, пески и супеси при  глубине залегания грунтовых  вод менее 4 метров, крупнообломочные породы при глубине залегания  грунтовых вод 3 метров. 

Крайне опасным  для строительства являются участки  с сильно расчлененным рельефом, слоны  оврагов и ущелий, берега рек. Весьма затруднительно строить при высоком  залегании уровня грунтовых вод (1-3 метра). Опасны для строительства  оползневые и карстовые участки. Следует учитывать, что наибольшие разрушения происходят на заболоченных территориях, на обводненных пылеватых, на лессовых недоуплотнённых породах.