Инженерная геология. Гидрогеология

Мел. Обычно белая, сцементированная порода, состоящая из 60...70 % кальцитовых остатков морских планктонных водорослей и 30 ...40 % тонкозернистого порошкообразного кальцита. Содержание примесей не более 1 %. Отличительные особенности: бурно вскипает при действии 5 %-ной соляной кислоты; имеет белый, реже желтоватый или зеленоватый цвет: пачкает руки, пишет. Скальный грунт.

Доломит. Состоит из минерала доломит (75 % и более). Строение плотное, структура скрытокристаллическая (см. рисунок 11). Цвет белый, желтоватый, серый, зеленоватый, красноватый. С 10 %-ной соляной кислотой реагирует только в порошке или при нагревании. Скальный грунт. 

Мергель. Имеет смешанный карбонатно-глинистый состав. Состоит из 50…70 % кальцита (реже доломита) и 25…50 % глинистых частиц Структура землистая, текстура массивная. Цвет белый, серый, розовый, желтоватый, красноватый, зеленоватый, пестрый. Вскипает при действии 10 %-ной соляной кислоты. Капля кислоты после реакции оставляет на поверхности породы грязное пятно (характерное отличие от известняка). Скальный грунт

Диатомит. Представляет собой скопление микроскопических скелетов диатомовых водорослей, состоящих из водного кремнезема (опала). Строение землистое рыхлое или сцементированное. Цвет белый, желтоватый, светло-серый. Текстура пористая. Отличительные особенности: легкий, жадно впитывает воду, прилипает к влажному пальцу, растирается пальцами в тончайшую пудру, не вскипает при действии соляной кислоты.

Трепел. Состоит из мельчайших зернышек опала химического происхождения (отличие от диатомита), видимых только под микроскопом. Внешне похож на диатомит.

Опока. Сложена опалом с примесью глинистых минералов и скелетных остатков микроорганизмов. Очень легкая порода. Цвет серый, голубоватый, иногда черный. Часто окраска пятнистая. Отличительные особенности: при ударе опока колется со звенящим звуком на мелкие остроугольные обломки, обладающие раковистым изломом; не вскипает при действии соляной кислоты. Похожа на диатомит и трепел, но отличается большей прочностью.

Яшма. Сложена скрытокристаллическим и аморфным кремнеземом (кварц, халцедон, опал) (см. рисунок 12) Часто содержит остатки микроскопически мелких животных – радиолярий и примеси глинозема, извести, соединений металлов. Цвет разнообразный (красный, зеленый, желтый, коричневый, пестрый и др.). Отличительные особенности: высокая прочность, разноцветная полосчатая текстура, раковистый излом.

Метаморфические горные породы

Метаморфические породы образуются в результате глубоких изменений и преобразований в магматических и осадочных породах под влиянием высоких температур, давления и химически активных веществ. Метаморфические породы по внешнему виду и условиям залегания занимают промежуточное состояния между магматическими и осадочными породами. По минералогическому составу они ближе к магматическим породам. Типичными минералами являются слюиды, кварц, хлорид, тальк. Метаморфическим породам присуща кристаллическая структура и текстура. В зависимости от способа происхождения метаморфические горные породы делятся на: контактовые, динамометрические, региональные.

Контактовый метаморфизм – развивается при контакте между внедрившейся магмой и вышележащими ее горными породами, при воздействии высоких температур, газов и паров воды.

Динамометаморфизм – преобразование исходных пород под давлением, вышележащих слоев Земли.

Региональный  метаморфизм – происходит на больших площадях в глубинах земной коры. Низ слоя, в котором протекают данные процессы называется поясом метаморфизма. Этот пояс по глубине делится на три зоны:

Верхняя – начальная  стадия метаморфизма; происходит перекристаллизация пород под давлением горных масс с изменением минерального состава.

Средняя – характеризуется  высоким давлением и температурой.

Нижняя – для этой зоны характерен высокий метаморфизм.

Метаморфические породы классифицируются: по минеральному составу, по структуре, по текстуре.

По взаимному  расположению и типам зерен выделяют текстуры:

сланцевая – с параллельным расположением чешуйчатых или таблитчатых минералов;

гнейсовая – с параллельным расположением таблитчатых минералов при малом содержании чешуйчатых частиц;

полосчатая – с чередованием полос различной толщины и состава;

волокнистая – волокнистые и игольчатые минералы вытянуты в одном направлении;

очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами;

плойчатая – мелкоскладчатая;

беспорядочная – с неориентированным расположением зерен;

массивная – с прочным сложением породы при плотном соединении минеральных зерен.

По форме зерен различают гранобластовую структуру (зерна изометрической формы), лепидобластовую (зерна в форме листочков, чешуек), порфиробластовую (с одинаковыми по форме зернами). По размерам зерен выделяют крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые структуры.  Кварцит – плотная горная порода, очень твердая (см. рисунок 13). Окрас розовый, серый, желтый. Состоит из кварца с примесью слюды. Структура зернистая, ρ = 2800-3000 кг/м³. Применяется как строительный и облицовочный камень.  

Мрамор – кристаллическая порода, кальций с примесью доломита (см. рисунок 14). Структура зернистая. Окраска белая, розовая, серая, голубая; ρ =2600…2800 кг/м³. Легко выветривается под действием воды, хорошо поддается обработке. Применяется как облицовочный материал. 

Гнейс – содержит кварц, полевой шпат, слюду, роговую обманку (см. рисунок 15). Структура кристаллическая, текстура полосчатая. Окрас светло-серый, зеленоватый, ρ=2400…2800 кг/м³. Наиболее прочен в перпендикулярном к полосам направлении. Используется как строительный камень.

Сланцы – образуются в результате метаморфизма различных пород. По сланцеватости породы сравнительно легко раскалываются. Сланцы называют по преобладающему в них минералу: слюдяные, хлоритовые. Применяется как теплоизоляционный материал, для изготовления кровли.  

Глинистый сланец. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из микроскопически не различимых глинистых минералов, кварца, иногда серицита, хлорита. Структура скрыто кристаллическая. Цвет серый до черного, зеленоватый., желтоватый, бурый, красноватый. Легко раскалывается на плитки с матовой поверхностью. Блеск тусклый, в воде не размокает. Прочность  сравнительно невысокая.

Филлит, кровельный сланец. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из кварца, иногда хлорита, биотита, полевых шпатов, кальцита (см. рисунок 16). Цвет зеленый, серый, красноватый, бурый, черный, фиолетовый. Структура микрозернистая (микрочешуйчатая) полнокристаллическая. Легко раскалывается на плитки со слабым шелковистым блеском по плоскостям сланцеватости. Прочность средняя. 

Слюдяной  сланец. Текстура сланцеватая (см. рисунок 17). Состоит преимущественно из слюд (мусковит, биотит), кварца, иногда граната, графита. Цвет белый, бурый, черный. Структура средне- или крупнокристаллическая (чешуйчатая). Легко расщепляется на тонкие пластинки с шелковистым блеском по плоскостям спайности. Блеск сильный. Прочность средняя.  

Гнейс. Текстура полосчатая, реже очковая. Состоит из кварца, полевых шпатов, биотита, роговой обманки, иногда пироксена, граната, графита и др. Цвет серый, желтоватый, черный и др. Характерно чередование светло-серых или розовых (кварц, полевые шпаты) и темных полос (биотит, роговая обманка). В очковых включениях наблюдаются крупные кристаллы полевых шпатов среди более мелкозернистой массы. Структура зернисто-кристаллическая (средне- и крупнозернистая). По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается от него текстурой. Переходные разности называются гнейсогранитами или гранитогнейсами. Прочность высокая.

Роговик. Текстура плотная массивная беспорядочная. Состоит из кристаллов кварца, биотита, полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет белый, буровато-, розовато-, светло-, темно-серый до черного, темно-зеленый. Структура мелкозернистая. Характерна значительная прочность и раковистый излом. Прочность исключительно высокая.

Грейзен Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, мусковита, иногда турмалина, топаза, флюорита. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый. Структура крупнокристаллическая с зубчатыми неровными очертаниями зерен кварца и чешуек слюды. Прочность высокая.

Кварцит. Текстура массивная, редко сланцеватая (см.рисунок 18). Состоит в основном из зерен кварца, сцементированных кремнеземом (смесь опала, кварца и халцедона). Структура мелко- и тонко-зернистая; иногда зерна трудно различимы (сливной кварцит). Цвет белый, серый, желтый, красноватый, малиновый и др. Характерна очень большая прочность. Кварцитовидный песчаник - переходная порода от песчаников к кварцитам (начальная стадия метаморфизации). Ножом не царапается. Оставляет след на стали и стекле. 

Известковистый  сланец. Текстура сланцеватая. Состоит из кальцита, хлорита, кварца или доломита и кварца. Переходная порода от известняка (доломита) к мрамору (начальная стадия метаморфизации).

Мрамор. Текстура массивная, полосчатая, реже сланцеватая. Состоит из кальцита, реже доломита, иногда с примесью графита, хлорита и др. Цвет белый, светло-серый, розовый, голубой, желтоватый, черный, пестрый. Структура тонко-, мелко-, средне- и крупнозернистая. Характерно бурное вскипание при действии 10 %-ной соляной кислоты. Доломитовый мрамор вскипает с соляной кислотой только в порошке или в нагретом виде. Прочность средняя. Легко царапается ножом.

Кварцево-серицитовый  сланец. Текстура сланцеватая Светлый слюдяной сланец с преобладанием кварца и серицита – разновидности мусковита.

Хлоритовый  сланец. Текстура сланцеватая. Состоит из хлорита, часто с примесью кварца, талька, слюд, полевых шпатов, граната. Цвет зеленый различных оттенков. Структура чешуйчато-зернистая или листовая. На ощупь жирный, раскалывается на пластинки Легко царапается ножом. Видны чешуйки или листочки хлорита. Кварц без увеличения заметен плохо. Окраска различная: розовая, серая, зеленая и др. Скальный грунт.

Тальковый сланец, Талькит. Текстура сланцеватая, у талькита - массивная. Состоит из талька, кварца, иногда хлорита, слюд. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый, желтоватый. Структура чешуйчато-зернистая. Жирный на ощупь, царапается ногтем. При наличии одного талька называется тальковый камень. Талькит содержит 75...99 % талька, кварц, рудные минералы. Структура мелко-чешуйчатая.

 

7. Геоморфология. Элементы  и формы рельефа.  Типы рельефа

Наука, занимающаяся изучением рельефа, его происхождением и развитием называется геоморфологией.

Основной задачей  инженерной геоморфологии является изучение состояния динамического равновесия рельефа, выявление степени его устойчивости и прогнозирование изменений форм его в результате строительства. Такие прогнозы необходимы не только для выбора оптимального варианта размещения объекта, но и для гарантии его безаварийной службы.

Рельеф – это совокупность всех форм поверхности – возвышений, равнин и углублений. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными. Эти «неровности» на поверхности Земли весьма динамичны, находятся в состоянии непрерывного изменения и превращения. В процессе этих изменений уничтожаются старые и возникают новые формы рельефа. Все это происходит в результате воздействия на земную поверхность сил, возникающих при проявлении эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов на Земле.

По своему происхождению  формы рельефа подразделяются в  зависимости от преобладающего фактора  – силы, вызвавшей образование  данной формы. Прежде всего их делят  на две большие группы:

– формы рельефа, обусловленные деятельностью эндогенных сил, т.е. тектоникой земной коры;

– формы рельефа, обусловленные деятельностью экзогенных сил на поверхности земли.

По происхождению  все формы подразделяются на: тектонические, эрозионные и аккумулятивные.

Тектонические возникают в процессе движения земной коры, при этом  образуется рельеф земли.

Эрозионные – связаны с разрушительной работой текучих вод и активно меняют свои очертания во времени.

Аккумулятивные  формы – являются следствием накопления продуктов выветривания.

Элементы  рельефа. К ним относятся поверхности, линии и точки, составляющие формы рельефа.

Поверхности образуют форму рельефа. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми и сложными. Линии являются результатом пересечения поверхностей. Различают линии: водораздельные, водосливные, подошвенные, бровку.

Водораздельная – различают поверхностный сток двух противоположных склонов.