Инженерная геология. Гидрогеология

   Абсолютная  геохронология устанавливает возраст г.п. в единицах времени. К методам определения абсолютного возраста пород относятся методы ядерной (или изотопной геохронологии) и радиологические методы (но радиологические методы уступают по точности ядерным).  

4. Сейсмические явления

Земная кора обладает различной подвижностью. Основной частью земной коры являются платформы, между ними располагаются геосинклинали. Геосинклинали располагаются между платформами и являются их подвижными сочленениями. Для районов геосинклиналей типичны интенсивные и разнообразные тектонические движения, в основном складчатого и разрывного характера. Отдельные участки платформы на протяжении многих десятилетий поднимаются, другие в это же время опускаются. Колебательные движения не изменяют первоначальных условий залегания пород, но геологическое их значение огромно. Для инженерной геологии особый интерес представляют современные колебательные движения, вызывающие изменения высот поверхности земли. Их необходимо учитывать при строительстве гидротехнических сооружений типа водохранилищ, плотин, морских портов, а также городов у моря. Тектонические движения выводят пласты из горизонтального положения, нарушают их первоначальное залегание. Возникают дислокации. Дислокации в зависимости от вида тектонических движений разделяют на: складчатые и разрывные. К складчатым дислокациям относятся моноклиналь, складка и флексура.

Моноклиналь –  является самой простой формой нарушения  первоначального залегания пород  и выражается в общем наклоне  слоев по отношению к горизонту. Складка представляет собой один сплошной перегиб слоев, возникающих в результате воздействия на породы тангенциальных тектонических сил. Выделяют два главных типа: антиклиналь - складка, обращенная своей вершиной вверх; и синклиналь - вершина, обращенная вниз. Бока складок называют крыльями, а вершину - замком. Флексура представляет собой коленоподобную складку, образовавшуюся при смещении одной части толщи пород относительно другой без разрыва сплошности. При изучении геологии строительных площадок необходимо установить пространственное положение слоев и отразить это на геологических картах.

   В результате действия внутренних сил  Земли возникают движения земной коры, которые сопровождаются упругими колебаниями, вызывающими сейсмические явления – землетрясения.

   Сейсмические  волны, вызывающие землетрясение, зарождаются в очаге на некоторой глубине от поверхности Земли, в так называемом фокусе (гипоцентре).

   Анализ  сейсмограмм показывает, что наибольший размах (амплитуда) сейсмических колебаний Различают продольные, поперечные и поверхностные сейсмические волны. 
 

5.Породообразующие минералы, их свойства

Условие образование минералов. Минералы – это природные тела, имеющие определенный химический состав и свойства; образующиеся в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. В земной коре содержится до 7000 минералов и их разновидностей, и около 100 из них входят в состав горных пород. Эти минералы называются породообразующими. Минералы образуются в результате разнообразных геологических процессов. Существует 3 процесса образования:

Эндогенный  процесс – протекает в недрах земли, и минералы рождаются из магмы (силикатного расплава). Магма по мере понижение t, затвердевает. При данном процессе минералы характеризуются большой твердостью, к воде, кислотам.

Экзогенный  процесс – протекает на поверхности земной коре, где взаимодействуют литосфера, гидросфера, атмосфера. Образование связано с процессом выветривания и колебаний температур. Такие минералы характеризуются низкой твердостью, и взаимодействием с водой.

Метаморфический процесс – это перерождение ране образованных минералов под воздействием высоких t и давления, а также магматических газов и воды. Минералы проходят перекристаллизацию, приобретают плотность, прочность.

Строение  и свойства минералов. Минералы могут иметь кристаллическую структуру или аморфную. Свойства минералов могут быть одинаковыми по всем направлениям, такие минералы называют изотропными. А если свойства разные по различным направлениям – анизотропными. Минералы, обладающие кристаллической решеткой, характеризуются правильной внешней формой. Аморфные минералы характеризуются неправильной формой.

Морфологические особенности – это различные внешние формы. Формы минералов можно разделить на следующие виды: а)изометрические формы (одинаково развиты во всех направлениях); б)вытянутые в одном направлении (призматические, игольчатые); в) вытянутые в двух направлениях (плоские, листовые, чешуйчатые).

Все минералы имеют  определенные  физически свойства:

Внешняя форма – в природных условиях чаще всего приобладает неправильные очертания. Хорошо ограниченные и ограненные кристаллы встречаются редко.

Цвет – условно разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс, кальцит), темные (роговая обманка, авгит и др.).

Прозрачность  минералов – свойство пропускать свет. Выделяют III группы минералов:

а) прозрачные (кварц, мусковит).

б) полупрозрачные (халцедон).

в) непрозрачные (пирит, графит).

Блеск – свойство, основанное на отражение света поверхностью минерала. Он может быть металлическим и неметаллическим (стеклянным, жирным, шелковистым).

Твердость минерала – способность противостоять внешнему механическому воздействий. Каждому минералу присуща определенная твердость, которая ориентировочно оцениваете по шкале Мооса.

Спайность – способность минерала раскладываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием гладких плоскостей.  Спайность оценивается по следующей шкале:

а) спайность  весьма совершенная – минерал  расщепляется на тонкие листочки (слюда).

б) спайность  совершенная – при расколе  молотком минерал дает обломки, ограниченные правильными плоскостями (кальцит).

в) спайность  несовершенная – на осколках минерала небольшие  гладкие площадки (апатиты).

г) спайность  отсутствует – раскалывание минерала происходит по неопределенным направлениям.

Излом характеризует поверхность разрыва и раскалывания минералов. Различается излом:

а) ступенчатый (полевые шпаты);

б) раковистый (кремень);

в) землистый (каолинит);

г) занозистый (роговая  обманка);

д) волокнистый (асбест).

Минералы обладают рядом физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью, вкусом, запахом и т.д. 

6. Породообразующие минералы, их свойства

Горные породы представляют собой плотные или  рыхлые, слагающие земную кору агрегаты тех или иных минералов, а также  обломков других пород. Каждая горная порода имеет минералогический состав, свою структуру и текстуру.

Структура горных пород определяется особенностями внутреннего строения, формой и размерами слагающих их элементов (минералов и цемента) и характером их взаимной связи.

Текстура  горных пород определяется ее внешним обликом (слоистость, массивность и т.д.), обусловленным особенностями слагающих пород частиц.

Горные породы  по условиям происхождения и образования (генезису) делятся на: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы

Магматические породы образуются из застывшей магмы. Расплавленная магма, застывшая в недрах, образовывает глубинные породы, поток лавы излившийся на поверхность земли называется излившейся, Глубинные магматические породы образуются в условиях высокого давления, медленного и равномерного остывания. При этом породы характеризуются плотной полнокристаллической структурой. Излившиеся магматические породы образуются под низким давлением и температурой, при быстрой отдаче тепла и газовых компонентов. При этом породы характеризуются наличием аморфного стекла и пористой структурой. Структура и текстура магматических пород зависит от внутреннего строения.

По происхождению, условиям образования и залегания  магматические горные породы подразделяются на: интрузивные (глубинные), эффузивные (излившиеся) и жильные.

Интрузивные породы образуются при силовом внедрении  и остывании магмы в толще  отложений горных пород земной коры без их выхода на поверхность земли.

Жильные образования  связаны с заполнением магмой трещин, образующихся обычно в толще осадочных пород при внедрении магмы. Жилы подразделяются на пластовые и секущие.

Эффузивные породы образуются при излиянии с последующим  остыванием и затвердеванием магмы  уже не в тоще пород земной коры, а на поверхности земли.

Различают структуру: 1. зернистую (полнокристаллическую); 2. полукристаллическую ; 3. стекловатую.

По величине кристаллов породы делятся на: крупнозернистые  – более 5 мм; среднезернистые – 5…1 мм.; мелкозернистые – менее 1 мм (см.рисунок 3).

Текстура характеризует  пространственное расположение составных частей. Различают:

1. массивную  текстуру (плотное расположение  кристаллов);

2. полосчатую  текстуру (чередование различных  участков);

З. шлаковую текстуру (содержание пустот видимых глазом).

К основным глубинным  горным породам, применяемым в строительстве относят:

Гранит – имеет полнокристаллическую зернистую структуру. Цвет от светло-серого до красного. Состоит из минералов: полевого шпата (60%), кварца (40%). Текстура массивная; ρ = 2600…2700 кг/м³. Устойчив к выветриванию. Хорошо поддается обработке. Используется для облицовки зданий, фундаментов, волнорезов, изготовления ступеней.

Сиенит – основным минералом является ортоклаз и немного слюды, структура менее зернистая. По прочности и плотности близок к граниту, r=2600…2800 кг/м³. Хорошо полируется, но менее стоек к выветриванию. Применение как у гранита.

Диорит – полнокристаллическая зернистая структура, цвет от светло-серого до темного. Основой является пламоклазы 75 %, роговая обоманка. Текстура массивная, r=2800…3000 кг/м³. Хорошо полируется. Характеризуется высокой морозостойкостью. Применяется для покрытий и облицовки.

Габбро – полнокристаллическая крупнозернистая структура (см.рисунок 4). Состоит из полевого шпата и авгита. Цвет серый, темно-зеленый и черный, r = 2900…3300 кг/м³. Применяется для покрытия дорог, облицовки и приготовления щебня.

К основным излившимся горным породам относят:

Кварцевые порфиры – это аналог гранита. Структура порфировая - в стеклова-той массе содержатся вкрапления, которые понижают прочность и стойкость против выветривания; r=2400…2650 кг/м³. Окрашен в желтовато-серые тона. Применяется как облицовочный камень.

Базальт – в минеральном отношении аналог габбро. Представляет собой черную мелкокристаллическую породу; r =3300-3000 кг/м³. Применяется как строительный камень, литье. Обладает высокой вязкостью, мало натирается. Пемза – пористая порода (до 80% объем пор). Это вулканическое стекло, которое образовалось при быстром охлаждении лавы на воздухе, сопровождающееся бурным выделением гaзa; R=500 МПА. Характеризуется морозостойкостью и водонепроницаемостью, является хорошим стекло изоляционным материалом. Применяют как щебень, песок, абразивный материал.

Вулканические туфы – пористая порода, образовавшаяся в процессе уплотнения вулканического пепла; r=750…1400кг/м³.Обладает высокой морозостойкостью. Из туфовых пород выпиливают камни правильной формы для кладки стен; изготавливают щебень.

Осадочные горные породы

Любая порода на земной поверхности подвергается действию атмосферных осадков. В результате прочные породы разрушаются, образуя мелкие обломки. Продукты разрушения переносятся водой, ветром. Осаждение и накопление продуктов приводит к образованию осадочных пород, которые в зависимости от условий образования делятся на следующие группы: обломочные, органогенные (полученные в результате жизнедеятельности и отмирания организмов) и химогенные.

Структура – каждый вид породы имеет свою структуру, присущую только ей. Для рыхлых пород характерны обломочные структуры, для сцементированных – брекчиевидные и т.п.