Происхождение осадочных пород. Любая находящаяся на зем­ной поверхности порода подвергается выветриванию, т. е. разру­шительному воздействию воды, колебаний температур и т. д. В результате даже самые массивные, прочные магматические поро­ды постепенно разрушаются, образуя обломки разных размеров и распадаясь до мельчайших частиц.

Продукты разрушения переносятся ветром, водой и на опре­деленном этапе переноса отлагаются, образуя рыхлые скопления или осадки. Накопление происходит на дне рек, морей, океанов и на поверхности суши. Из рыхлых скоплений (осадков) с тече­нием времени формируются (уплотняются, приобретают структу­ру и т. д.) различные осадочные породы.

Осадочные породы слагают самые верхние слои земной коры, покрывая своеобразным чехлом породы магматического и мета­морфического происхождения. Несмотря на то что осадочные породы составляют всего 5 % земной коры, земная поверхность на 75 % своей площади покрыта именно этими породами, в свя­зи с чем строительство и производится в основном на осадочных породах. Инженерная геология этим породам уделяет наибольшее внимание.

Мощность толщ осадочных пород колеблется в широких пре­делах - в одних местах она очень мала, в других исчисляется ки­лометрами.

Инженерно-геологические свойства осадочных горных пород находятся в непосредственной зависимости от особенностей их состава, строения и состояния, равно как и другие горные поро­ды, что нами неоднократно подчеркивалось выше. Наряду с этим надо отметить, что строение, состав и состояние породы форми­руются в зависимости от ее генезиса. Таким образом, инженер­но-геологические свойства осадочных горных пород складывают­ся в процессе литогенеза.

Под литогенезом принято понимать совокупность геологиче­ских процессов, определяющих современный состав, строение, состояние и свойства осадочных горных пород.

Процессы литогенеза достаточно условно подразделяют на ряд стадий:

гипергенез - выветривание - разрушение кристаллических и других пород, образование новых минералов, обломков пород, об­ломков минералов, коллоидных и истинных растворов;

седиментогенез - перенос и отложение материала - образо­вание осадка;

диагенез - превращение осадка в осадочную породу;

катагенез - начальные изменения осадочной породы;

метагенез - глубокие изменения осадочной породы - обра­зование метаморфизованных осадочных пород.

Последние две стадии иногда объединяются под одним поня­тием - эпигенез. Осаждение вещества, его диагенетические и постдиагенетические преобразования протекают по-разному, в за­висимости от физико-химических условий среды, температуры, давления, длительности и интенсивности процесса, например скоростей течения воды, движения воздуха, льда и т. п.

Особенности осадочных пород. Осадочные породы в силу спе­цифических условий образования приобретают ряд особенностей, которые существенно отличают их от магматических и метамор­фических пород. Это проявляется в минеральном и химическом составе, структурах, слоистости, пористости, зависимости состава и свойств пород от климата, в содержании органических остатков.

Минеральный и химический состав. В образовании осадочных пород, кроме минералов, из которых формировался рыхлый оса­док (кварц, полевые шпаты и др.), принимают участие минера­лы, возникающие в данной породе в процессе ее существования (кальцит, каолинит и др.). Во многих случаях они играют суще­ственную роль. Осадочные породы разнообразны по химическому составу. Это могут быть алюмосиликаты, карбонаты, оксиды, су­льфаты и др.

Структура осадочных пород разнообразна. Почти каждый тип породы имеет свою, присущую только ему структуру. Для рыхлых пород характерны обломочные структуры, для сцементирован­ных - брекчиевидные и т. д.

Пористость типична для всех осадочных пород, за исключе­нием некоторых плотных химических осадков. Поры бывают мелкие, крупные и в виде каверн. Общая пористость может быть велика, например суглинки - 40-50%, пески - 35-40% и т. д. В порах могут располагаться вода, газ, органический материал.

Слоистость. Осадочные породы залегают в виде слоев (рис. 21), которые образуются в процессе периодического накоп­ления осадков в водной и воздушной среде. В составе слоя может быть микрослоистость, отражающая осадконакопление в различ­ные времена года. Микрослоистость характерна для озерных и речных отложений. В слое горной породы могут быть также тон­кие слои других пород. Их называютпрослоями. Например, в слое песка может быть тонкий прослой глины.

При резком различии слоев по составу, например, слой песка лежит на слое известняка; более или менее постоянной мощно­сти и сравнительно большой занимаемой площади слои называ­ют пластами. В таких случаях слои (пласты) обычно ограничены с двух сторон четко выраженными поверхностями, которые на­зываютплоскостями (поверхностями)напластования, причем вер­хнюю плоскость называют -кровлей , нижнюю -ложе , а рассто­яние между ними -мощностью слоя (пласта). Наибольшей мощностью пластов обладают морские отложения (до сотен и да­же тысяч метров). Континентальные образования четвертичной системы, залегающие непосредственно под слоем почвы, имеют, как правило, относительно небольшую мощность (10-50 м).

Комплекс слое», объединенных сходством состава или возрас­та, или один слой, но значительной мощности, нередко называ­ют толщей. Примером могут служить толщи лессовых пород, мощность которых может достигать десятков метров.

Слои образуются в процессе накопления осадков в морях, озерах, долинах рек и т. д. Это обусловливает образование слоев различной формы как по размеру в плане, так и по очертаниям по вертикали. Наиболее обычным является нормальный слой (рис. 22), для которого характерна сравнительно большая мощ­ность и протяженность, параллельность кровли подошве. Для континентальных отложений характерны такжелинзы - слои, за­нимающие малые площади с выклиниванием мощности к краям слоя, ивыклинивающиеся слои, мощности которых уменьшаются в одну сторону.

Важное практическое значение для инженерной геологии представляет сочетание слоев. При согласном залегании слои ле­жат параллельно друг другу (рис. 23, 24), чахце всего горизонта­льно. Такое залегание слоев характерно равнинам. В других слу­чаях за счет тектонических движений земной коры возникает несогласное залегание слоев (см. рис. 23, 24). Одна группа слоев при этом залегает непараллельно другой группе.

Климатические условия влияют на состав и свойства осадоч­ных пород: в пустынях образуются породы обломочного характе­ра, в замкнутых бассейнах накапливаются отложения солей и т. д. Окраска пород зависит от климатических условий: породы тропиков и субтропиков обладают красноватой окраской, холод­ному климату свойственны серые тона.

Органические остатки наблюдаются в большинстве осадочных пород. Это остатки растений или скелетных частей, раковин ор­ганизмов в виде окаменелостей.

Классификация осадочных пород. Осадочные породы принято подразделять на три основные группы: 1) обломочные, 2) хими­ческого происхождения (хемогенные); 3) органогенные, возник­шие в результате жизнедеятельности организмов. Это деление не­сколько условно, так как многие породы имеют смешанное происхождение, например, отдельные известняки содержат в своем составе материал органогенного, химического и обломоч­ного характера.

Обломочные породы. Породы обломочного происхождения со­стоят из продуктов механического разрушения магматических и метаморфических пород, а также ранее образовавшихся осадоч­ных пород (песчаников, известняков и др.).

В табл. 6 приведена основная классификация обломочных по­род. В ее основе: размеры обломков - грубые, песчаные, пылева­тые, глинистые; внешние очертания обломков (угловатые или ока­танные) и наличие структурных связей между обломками (рыхлые скопления или сцементированные между собой обломки).

Следует отметить, что глинистые частицы к обломкам отнесе­ны условно, так как их происхождение больше связано с хими­ческими процессами и меньше с механическим разрушением.

Окатанность возникает в процессе переноса обломков водой. В природе чаще всего встречаются скопления, состоящие из об­ломков разного размера. Название обломочной породе при этом дается по обломкам, которые в породе занимают более 50%.

К обломочным породам в виде самостоятельной группы отно­сят пирокластические породы, которые формируются из твердых вулканических продуктов (пепла, песка). Оседая на поверхность земли, песок и пепел образуют сцементированные накопления (пепел, туфы и др.).

Грубообломочные породы. В их состав входят угловатые (глыбы, щебень, дресва) и окатанные (валуны, галька, гравий) обломки различных горных пород. Наибольшее количество приходится на горные районы, морские побережья, речные долины, районы ледниковых отложений.

Песчаные породы - рыхлые накопления, состоящие из облом­ков минералов песчаного размера (2-0,05 мм). Таких частиц в породе должно быть не менее 50 %. По крупности частиц пески подразделяют на крупные (2-0,5 мм), средние (0,5-0,25 мм), мелкие (0,25-1 мм) и пылеватые (менее 0,1 мм). В песках пре­обладают минералы, наиболее устойчивые к выветриванию (кварц, слюды и др.).

Мономинеральные пески, например кварцевые, встречаются редко. «Вредными» в строительном отношении примесями являются оксиды железа, гипс, слюды, глинистые частицы. Проис­хождение песков - речное, ветровое, морское и т. д.

Глинистые породы. Глинистые частицы являются основными составными частями супесей, суглинков и глин. Каждая из этих пород в зависимости от количественного взаимоотношения пы­леватых и глинистых частиц имеет свои разновидности. Так, су­песь бывает легкая крупная, легкая пылеватая, тяжелая пылева­тая; суглинки - легкие, легкие пылеватые, тяжелые, тяжелые пылеватые; глины - опесчаненные, жирные.

Глинистые породы составляют около 50 % общего объема оса­дочных пород и чаще всего являются основаниями различных зданий и сооружений.

Инженерно-геологическая характеристика осадочных горных пород без жестких связей . Обломочные, глинистые, некоторые представители хемогенных и органогенных пород достаточно условно можно объединить в группу пород без жестких связей* что полностью характеризует «взаимоотношения» слагающих их эле­ментов. Эта группа объединяет большой и разнообразный круг по­род - от высокодисперсных глин до грубообломочных пород. Группа описываемых пород подразделяется на три крупные под­группы: первая объединяет глинистые и пылеватые, или связные, вторая - обломочные несцементированные, или несвязные, тре­тья - биогенные. В подгруппу связных входят глинистые и лессо­вые породы, для которых характерно значительное содержание глинистых и пылеватых частиц. Отдельно рассматриваются поро­ды, имеющие жесткие связи, - это сцементированные породы ти­па песчаников или аргиллитов.

Глинистые частицы формируются, в основном, в процессе хи­мического выветривания. Наличие этих частиц в породах в зна­чительном количестве обусловливает проявление нового характе­ра связей между всеми элементами (частицами). В данном случае говорить только о минералах нельзя, так как частицы могут быть представлены как отдельными минералами, так и их агрегатами, обломками минералов, пород и т. д. Это коллоидные связи, кото­рые являются следствием действия сил молекулярного и электро­статического притяжения как непосредственно между самими ча­стицами, так и между частицами и молекулами воды, содержащейся в породе. При непосредственном взаимодействии между частицами устанавливаются достаточно прочные связи, обусловливающие вполне высокую прочность породы в целом. В том случае, когда минеральные частицы окружены оболочками воды, взаимодействие может осуществляться лишь через эти обо­лочки, и, естественно, что связи между частицами (они называ­ются водноколлоидными) оказываются менее прочными. При та­ких связях частицы под влиянием внешних усилий могут перемещаться без нарушения сплошности всей массы породы, а это означает, что порода обладает способностью к значительным пластическим деформациям. Такие породы, которые могут при определенной степени влажности (увлажнения) переходить в пла­стичное состояние, с инженерно-строительной точки зрения должны быть выделены в отдельную общность грунтов, которая именуется связными или пластичными.

К связным относят различные глины, суглинки, супеси, лессы и лессовидные породы. Все они формируются преимущественно под влиянием процессов выветривания и денудации (хотя име­ются и морские глины различных генетических типов), когда на­ряду с агентами физического выветривания активно действуют агенты химического выветривания.

Благодаря этому изменяется не только минеральный состав пород, но и степень йх дисперсности. Химические реакции, про­текающие в природе, приводят к возникновению и накоплению глинистых частиц (размером менее 0,001мм), коллоидных частиц (размером менее 0,025 мм). Агенты химического выветривания являются основным фактором, обусловливающим особенности состава пород, входящих в связные.

Связные породы обладают целым рядом свойств, значительно отличающих их от других грунтов. К числу наиболее характерных особенностей следовало бы отнести изменение их свойств в за­висимости от влажности. Так, с ростом влажности прочность резко снижается, в сухом же состоянии эти породы способны выдерживать без разрушения весьма значительные нагрузки.

При большом содержании воды порода вообще способна пе­рейти в текучее состояние. Связные грунты при определенной влажности проявляют пластичность и липкость, они набухают при увлажнении и дают усадку при высыхании. Пористость обычно высокая, однако, несмотря на это, водопроницаемость незначительна, так как пористость породы сформирована преи­мущественно замкнутыми микропорами.

Связные породы, в свою очередь, подразделяют на глини­стые, лессовые и алевритовые.

К глинистым относят породы, у которых содержание глини­стых частиц превышает 3 %. Эти грунты обладают хорошо выра­женными пластическими свойствами и способностью к набуханию в воде. Во влажном состоянии они практически водонепроницаемы.

По петрографическому составу глинистые грунты можно раз­делить на глины, суглинки и супеси.

К глинам обыкновенно относят породы, у которых содержа­ние глинистых частиц превышает 30 %. Встречаются глины, обладающие высокой дисперсностью, у них количество глинистых частиц может достигать 60 % и более. Как правило, в глинах со­держится много коллоидов. Среди глин преобладают полиминеральные. Описанные выше особенности связных или глинистых грунтов выражены у глин особенно ярко.

Супеси содержат от 3 до 10 % глинистых частиц, вследствие чего по своим инженерно-геологическим свойствам они занима­ют как бы промежуточное положение между глинистыми и пес­чаными грунтами.

Глинистые грунты могут формироваться под воздействием различных природных процессов. В соответствии с этим при их подразделении в инженерно-геологических целях выделяют не только петрографические, но и генетические типы.

Каждый тип характеризуется присущими ему особенностями состава, структуры и текстуры глинистых толщ. Выделяют элю­виальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, флю- виогляциальные, озерные, озерно-болотные, морские, моренные, эоловые супеси, суглинки и глины (кроме, пожалуй, эоловых глин). Глинистые породы являются одним из наиболее широко распространенных типов грунтов. Они встречаются среди отло­жений различного возраста, начиная с кембрия и кончая совре­менными, по сути еще формирующимися образованиями. По мнению Л.Б. Рухина, глинистые породы составляют не менее 60 % общего объема осадочных пород. Эти породы часто вовле­каются в сферу интересов инженеров-строителей и в связи с этим необходимо достаточно серьезное к ним отношение, с уче­том того, что состав глинистых грунтов, структурно-текстурные особенности, а также строение слагаемых ими толщ определяют­ся генезисом. Кроме того, ощутимое влияние на свойства глини­стых грунтов оказывают их возраст и условия залегания.

Пески имеют чрезвычайно широкое распространение. Соглас­но данным Л.Б. Рухина, площадь, которая занята в СНГ песка­ми, равняется примерно2млн км 2 , из которых чуть меньше тре­ти (600 тыс. км 2) приходится на территорию Европейской части СНГ. Массивы песков Средней Азии и Казахстана имеют пло­щадь около 1 млн км 2 . Интенсивное использование песков в строительной практике в различных целях предопределяет необ­ходимость тщательного их изучения. Песчаные породы открыва­ют в нашем описании распространенную группу несвязных грун­тов, не имеющих или почти не имеющих аналогичных глинистым грунтам связей между частицами и реализующие свои прочностные и деформационные характеристики за счет других особенностей своего внутреннего строения.

Состав, строение и свойства песков определяются, как и у всех пород, их генезисом. Установлено, что разные генетические типы песков имеют различное распространение: в Европейской части СНГ, включая страны Балтии, 51 % площади занимают аллювиальные пески, 24 % -водноледниковые, 11,3 % - эоло­вые, 3,6 % -аллювиальные, 5-6%-морские, 1,6 %-озерные, 1,5% - остальные типы.

Крупнообломочные породы представляют собой преимуществен­но обломки пород размером более 2 мм. Обломки эти несцемен- тированы и аналогичны во взаимодействии друг с другом песча­ным грунтам, т. е. в них отсутствуют связи, характерные для глинистых грунтов и грунтов с жесткими кристаллизационными связями. Обломки пород, в основном определяющие свойства и поведение грунтов под сооружениями, могут иметь различный петрографический состав и различную форму, степень обработан- ности, что, с одной стороны, определяется составом пород, а с другой (и это главное) - генезисом крупнообломочных пород (рис. 25).

■ Инженерно-геологическая характеристика осадочных пород с жесткими связями. Обломочные сцементированные породы. Рыхлые обломочные породы в природных условиях могут подвергаться це­ментации за счет веществ, выделяющихся из циркулирующих в них водных растворов; в поры может вноситься («вмываться») пы­леватый и глинистый материал. Кроме того, в них могут выпадать из растворов в осадок гипс, кальцит, кремнекислота, гидроксиды железа и другие соединения. Появление этих веществ в толще не­сцементированных обломочных грунтов приводит не только к уве­личению плотности последних, но и вызывает образование проч-

Горные породы являются природной совокупностью минералов постоянного минералогического состава, непрерывно образующей в земной коре самостоятельное тело.

Все они делятся на 3 группы по происхождению: магматические (интрузивные и эффузивные), метаморфические и осадочные. Метаморфические и магматические слагают примерно 90% от объёма земной коры, но они не слишком распространены на поверхности материков. Остальные 10% занимают осадочные горные породы (ОГП), покрывающие 75% площади поверхности земли.

Осадочные горные породы

Этот вид горных пород на земной поверхности, а также вблизи нее образуется в условиях низких давлений и температур вследствие преобразований континентальных и морских осадков. Осадочные горные породы по способу образования подразделяются на 3 генетические группы:

• обломочные (конгломераты, пески, алевриты, брекчии) – это грубые продукты, образовавшиеся в результате механического разрушения материнских пород;
• глинистые – дисперсные продукты химического глубокого преобразования алюмосиликатных и силикатных минералов материнских пород, которые со временем перешли в новые минеральные виды;
• биохемогенные, органогенные и хемогенные породы – продукты осаждения из растворов, при участии различных организмов, накоплений органических веществ либо продуктов жизнедеятельности различных организмов.

Промежуточное положение между вулканическими и осадочными породами занимает целая группа эффузивно-осадочных пород, а между основными группами ОГП наблюдаются переходы, возникающие при смешивании материалов разного генезиса. Характерной особенностью ОГП, связанной с их образованием, является их слоистость, а также залегание в виде правильных геометрических пластов.

Состав осадочных горных пород

ОГП состоят из разных по происхождению и минеральному составу компонентов, что отражает множественность источников происхождения осадконакопления и полистадийность породообразования. Порода – это сложнейшее единство образовавшихся в разное время разнородных составных частей. К ним относятся реликтовые или обломочные минералы, обломки материнской породы, различные продукты разложения первичных минералов, экзогенные новообразования, которые возникли в результате осаждения соединений из коллоидных и истинных растворов, продукты диагенеза, катагенеза и метагенеза.

В составе ОГП выделяются хемогенные, терригенные, космогенные, вулканогенные и биогенные вещественно-генетические составляющие, которые объединяются в две большие группы: аутигенные и аллотигенные компоненты.

Аутигенные – возникают на месте в породе либо в осадках на разных стадиях изменения, образования или разрушения пород. Они отражают физические и химические условия осадконакопления. В образованиях осадочного типа свыше 200 аутигенных минералов: хлориты, соли, сульфаты, глауконит, оксиды и гидроксиды железа, алюминия, марганца и др.; минералы кремнезема, железа, глин, фосфаты, сульфиды, карбонаты и многие другие.

Аллотигенные – это компоненты, к которым относится материал, привнесенный из любых других областей и помещенный в бассейн осадконакопления в качестве источника питания. В основном это терригенный или обломочный материал, а также пирокластические, космогенные или вулканические компоненты. Известно более 240 аллотигенных минералов и огромное число обломков различных пород.

Свойства основных осадочных горных пород

К основным осадочным горным породам относятся: известняк и его разновидности, песчаник и доломит.

Известняк – главным образом состоит из углекислого кальция с примесью углекислого магния, глинистых, железистых и других включений. Свойства известняков разнообразны и зависят от их текстуры, структуры и состава. Обладают высокой прочностью на сжатие (от 900 до 1500 кгс/см 2).

Песчаник – состоит из зерен минералов, сцементированных природными веществами. Прочность в пределах 600-2600 кгс/см 2 , в зависимости от наличия примесей и цементирующего вещества.

Доломит – состоит из минерала доломита, близок по свойствам плотным известнякам.

Осадочные горные породы

Осадочные породы слагают самые верхние слои земной кроры, покры­вая своеобразным чехлом магматические и метаморфические горные по­роды. Несмотря на то, что осадочные породы составляют всего 5 % земной коры, земная поверхность на 75 % своей площади покрыта именно ими. Строительство производится в основном на осадочных поро­дах. Поэтому осадочным породам инженерная геология уделяет особое внимание.

Образование осадочных горных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности земли и в гидросфере.

Инженерно-геологические свойства осадочных горных пород нахо­дятся в непосредственной зависимости от особенностей их состава, строения и состояния. Эти свойства складываются в результате литогенеза – совокупности геологических процессов, определяющих современный состав, строение, состояние и свойства осадочных горных пород.

Процессы литогенеза условно подразделяют на ряд стадий:

– гипергенез (выветривание) – разрушение пород, образование новых минералов, обломков минералов и пород, коллоидных и истинных растворов;

– седиментогенез (стадия образования осадка) – перенос ветром, водами, льдами, организмами и отложение материала;

– диагенез – превращение осадка в осадочную породу в процессе уплотнения и физико-химического уравновешивания среды;

– катагенез – начальные изменения осадочной породы под влиянием возрастающих температур и давления, иногда под воздействием водных растворов и газов;

– метагенез – глубокие изменения осадочной породы (образование метаморфизированных осадочных пород) – начальная стадия метаморфизма;

– и снова гипергенез – дезинтеграция образовавшихся пород при изменении условий (поднятия осадочной толщи), т.е. переход к литогенезу новой осадочной породы.

Осадочные породы приобретают ряд особенностей, которые проявляются в составе, структурах, слоистости, пористости, в содержании органических остатков и в зависимости от климата.

Минеральный и химический состав осадочных горных пород представляет алюмосиликаты, карбонаты, оксиды, сульфаты и др.

Структуры разнообразны: обломочные, брекчиевидные и др. Большей частью осадочные горные породы имеют высокую пористость.

Многие из них имеют высокую слоистость и залегают пластами , которые обычно ограничены с двух сторон четко выраженными поверхностями (плоскостями ) напластования. Верхнюю плоскость называют кровлей , нижнюю – подошвой, а расстояние между ними – мощностью слоя (пласта).

Наибольшей мощностью пластов обладают морские отложения (до сотен и даже тысяч метров). Континентальные образования четвертичной системы, залегающие непосредственно под слоем почвы, имеют небольшую мощность – 10…50 м.

Комплекс слоев, объединенных сходством состава или возраста, или один слой, но значительной мощности нередко называют толщей. Слои образуются в процессе накопления осадков в морях, озерах, долинах рек. Это обусловливает образование слоев различной формы как по размеру в плане, так и по очертаниям по вертикали. Наиболее обычным является нормальный слой, для которого характерна сравнительно большая мощность и протяженность, параллельность кровли подошве. Для континентальных отложений характерны также линзы – слои, занимающие малые площади с вклиниванием мощности к краям слоя, и выклинивающиеся слои, мощности которых уменьшаются в одну сторону.

Важное практическое значение для инженерной геологии представляет сочетание слоев (рис.. При согласном залегании слои лежат параллельно друг другу, чаще всего они характерны равнинам. В других случаях за счет тектонических движений земной коры возникает несогласное залегание слов. Одна группа слоев при этом залегает не параллельно другой группе.

Формы залегания слоев в осадочных горных породах: 1 – нормальные слои. 2 – линза глины в песке. 3 – выклинивван6ие галечника в песке. 4 – несогласное залегание слоев. 5 – кровля слоев. 6 – ложе. h – мощность слоя

Климатические условия значительно влияют на состав и свойства осадочных горных пород. В пустынях образуются породы обломочного характера, в замкнутых бассейнах накапливаются отложения солей. Породы тропиков обладают красноватой окраской, холодному климату свойственны серые тона.

Осадочные породы принято подразделять на три основные группы: обломочные, хемогенные и органогенные. Деление это условное, так как многие породы имеют смешанное происхождение.

Обломочные породы . Обломочные горные породы являются наиболее распространенными в осадочных породах. Они представляют собой рыхлые или сцементированные механические осадки. Классификация обломочных пород основана на величине обломков (табл.). Примерный разрез обнажения горных пород приведен на рис. 9.

Обнажение горных пород: Слой 1 – суглинки светло-коричневого цвета, плотные, с призматической отдельностью. Слой 2 – Суглинки красно-бурого цвета с включением валунов и галек кристаллических и метаморфических пород, беспорядочно разбросанных в толще суглинков. Слоистости не наблюдается. Слой 3 – Пески кварцевые светло-коричневого цвета, мелко- и среднезернистые, местам ожелезненные с четко выраженной косой и диагональной слоистостью. Слой 4 – Галечник с грубой зернистостью. В состав входят кристаллические породы (гранит, сиенит, гнейс, кварцит) и кварц. Слой 5 – Пески кварцевые, грубозернистые, желто-бурого цвета, влажные, с горизонтальной слоистостью. Слой 6 – Глины черные, сильнослюдистые, влажные, пластичные, с редкими включениями фосфоритов

Классификация обломочных пород

К глинистым грунтам относятся породы, у которых содержание глинистых частиц превышает 3 %. Эти грунты имеют пластинчатую форму, обладают хорошо выраженными пластическими свойствами и способностью к набуханию в воде. По петрографии глинистые грунты можно разделить на глины, суглинки и супеси. Глины содержат глинистых частиц более 30 % и могут достигать 60 %. Суглинки содержат глинистых частиц 10…30 %. В супесях глинистых частиц содержится 3…10 %. В песках содержание глины не превышает 3 %. Породы, состоящие из гальки и гравия, отличаются значительной водопроницаемостью и практически несжимаемы.

Хемогенные породы . Подавляющее количество хемогенных пород образуются на дне водных бассейнов, обладающих в условиях сухого климата повышенной концентрацией солей. К ним относятся известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль и др. Каменная соль является наибольшей растворимостью в воде. Гипс и ангидрит относятся с среднерастворимым породам. Менее всего растворимостью обладают доломит и известняк. Несмотря на малую растворимость хемогенных пород вода способна образовывать в их толщах большие каверны и пещеры. Эти образования называются карстовыми и могут достигать больших размеров (длиной на многие километры). Наиболее распространенными хемогенными породами являются известняки, главной составляющей которых является кальцит. Известковые туфы образуются в местах выхода родников. Вода, выходя на поверхность, теряет часть СО 2 , что сопровождается уменьшением растворимости СаСО 3 и его выпадением в виде пористой ноздреватой породы, не обладающей слоистостью. Доломиты являются мономинеральной горной породой. Сульфаты (гипс и ангидрит) также являются мономинеральными горными породами и обладают свойствами соответствующих минералов.

Органогенные породы образовались в результате накопления остатков живых организмов и растений. Они делятся на две группы: зоогенные (известняк-ракушечник, мел и др.) и фитогенные (диатомит, трепел, опока, торф, асфальты). Известняк-ракушечник наиболее распространен в Европейской части России. В его составе преобладает СаСО 3 . Мел также состоит в основном из СаСО 3 . Он образовался из панцирей корненожек. Под действием воды мел способен растворяться. В сухом состоянии может быть неплохим основанием сооружений. Диатомит является фитогенной породой, содержащей до 95 % кремнезема. Трепел отличается от диатомита малым содержанием неизмененных органических остатков. Опока является кремнистой породой, содержащей до 10 % панцирей водорослей и остатков организмов с примесью глины. Также может служить основанием для сооружений.

1) обломочные породы - продукты преимущественно физического выветривания материнских пород и минералов с последующим переносом материала и его отложением в других участках;

2) коллоидно-осадочные породы - результат преимущественно химического разложения с переходом вещества в коллоидальное состояние (коллоидные растворы); сюда же включаются и самые тонкие классы обломочных пород и остаточные породы кор выветривания;

3) хемогенные породы - осадки, выпадающие из водных, преимущественно истинных, растворов - вод морей, океанов, озер и других бассейнов химическим путем, т.е. в результате химических реакций или пересыщения растворов, вызванного различными причинами;

4) биохимические породы, включающие породы, образовавшиеся в ходе химических реакций при участии микроорганизмов, и породы, которые могут иметь двоякое происхождение: химическое и биогенное;

5) органогенные породы, образовавшиеся при участии живых организмов; отчасти эти породы являются непосредственными продуктами жизнедеятельности организмов и всегда содержат значительное количество остатков отмерших животных и растений или же целиком построены из вещества органического происхождения.

Под структурой осадочной породы понимается строение пород, обусловленное формой, размерами и взаимоотношением компонентов, слагающих породу. Классификация структур осадочных пород основана на генетической основе, поэтому выделяются обломочные, хемогенные и биогенные структуры. Поэтому, структуры осадочных пород мы рассмотрим при изучении этих трех генетических типов.

Текстура осадочных пород - особенность пространственного расположения компонентов породы. Выделяют два главных типа текстур - внутрипластовые и поверхностные. Рассмотрим некоторые характерные для осадочных пород текстуры. По мере описания отдельных осадочных пород будут рассмотрены так же и другие текстуры. В осадочных породах встречаются и массивные и пористые текстуры.

Осадочные горные породы образуются в результате процесса осадконакопления на земной поверхности. Исходным материалом осадочных пород служат продукты разрушения ранее сформировавшихся пород, жизнедеятельности организмов и некоторые химические соединения. К наиболее распространенным типам осадочных пород относятся песчаники, известняки и глины. Их классификация основана на химическом составе и размерах слагающих частиц. Минералы, наиболее часто встречающиеся в этих породах , - кварц, кальцит и гипс. Самые тонкозернистые разновидности осадочных пород называются глинистыми или аргиллитовыми, среднезернистые - песчанистыми; наиболее грубозернистые разновидности - крупнообломочными или рудитовыми. Осадочные породы залегают в виде слоев или пластов.

10. Понятие грунт. Классификация грунтов по ГОСТ 25100-95.

Грунт - любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Классификация

· Класс природных скальных грунтов - грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными) подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности согласно таблице 1.

· Класс природных дисперсных грунтов - грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности согласно таблице 2.

· Класс природных мерзлых грунтов* - грунты с криогенными структурными связями подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности согласно таблице 3.

· Класс техногенных (скальных, дисперсных и мерзлых) грунтов - грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека, подразделяют на группы, подгруппы, типы и виды согласно таблице 4.

· Частные классификации по вещественному составу, свойствам и структуре скальных, дисперсных и мерзлых грунтов (разновидности) представлены в приложении Б.

11. Обломочные горные породы, их наименования, размер и форма слагающих их частиц, характер связей между зернами. Главнейшие инженерно-геологические особенности обломочных горных пород.

Обломочные горные породы -кластические горные породы, осадочные горные породы, состоящие целиком или преимущественно из обломков различных горных пород (магматических, метаморфических или осадочных) и минералов (кварц, полевые шпаты, слюды, иногда глауконит, вулканическое стекло и др.).

Различают О. г. п. сцементированные и несцементированные, рыхлые. В сцементированных О. г. п. связующим веществом служат карбонаты (кальцит, доломит), окислы кремния (опал, халцедон, кварц), окислы железа (лимонит, гётит и др.), глинистые минералы и ряд др. О. г. п. часто содержат органические остатки: раковины моллюсков и др., стволы и ветви деревьев и т.п.

В основу классификации О. г. п. положен структурный признак - размер обломков. Выделяются грубообломочные породы, с размером обломков более 1 мм (несцементированные - глыбы, валуны, галька, щебень, дресва, гравий; сцементированные - Конгломераты, Гравелиты и др.); песчаные породы, или псаммиты, с размером частиц 1-0,05 мм (пески и песчаники); пылеватые породы, или Алевриты, с размером частиц 0,05-0,005 мм (алевриты и Алевролиты); глинистые породы, или Пелиты, с размером частиц менее 0,005 мм (глины, аргиллиты и др.). Иногда граница между алевритами и пелитами проводится по размеру частиц 0,001 мм . Глинистые породы могут быть как химического, так и обломочного происхождения. Выделяются также О. г. п. смешанного состава, сложенные обломками различной размерности - песчаными, алевритовыми и глинистыми. К ним относятся широко распространённые, особенно среди современных континентальных отложений, различные суглинки и супеси. Дальнейшее подразделение О. г. п. в пределах структурных подтипов производится по минеральному составу обломков и др. признакам. К О. г. п. принадлежат также продукты вулканических извержений: вулканический щебень, пепел - рыхлые породы и их сцементированные разновидности - туфы, туфобрекчии и породы переходные между обломочными и вулканогенными - туффиты и туфогенные породы.

При расчленённом рельефе и высокой динамике среды образуются грубообломочные породы, в условиях равнинного рельефа и небольшой скорости водных и воздушных потоков - песчаные, алевритовые и глинистые породы. Глинистые частицы осаждаются главным образом в спокойной воде. В прибрежной части морей и океанов на пляже и мелководье отлагаются галька и гравий, по мере движения в глубь бассейна они сменяются песками, алевритами и, наконец, глинистыми илами на глубине ниже уровня действия волн и течений. Однако встречаются галечники и пески на больших глубинах - результат действия различных донных течений и мутьевых потоков.

О. г. п. используют в качестве строительного материала, пески - в стекольной и металлургической промышленности. В речных и морских песках встречаются россыпи золота, платины, драгоценных камней, минералов титана, олова, вольфрама, редких и радиоактивных элементов.

12. Осадочные горные хемогенные и органогенные: классификация по происхождению, особенности состава, структуры, текстуры. Главнейшие инженерно-геологические особенности хемогенных и органогенных горных пород.

ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ – осадочные горные породы, состоящие из остатков животных и растений и продуктов их жизнедеятельности. Организмы обладают способностью концентрировать определённые вещества, не достигающие насыщения в природных водах, образуя скелеты или ткани, которые сохраняются в ископаемом состоянии.

По вещественному составу среди органогенных горных пород можно выделить карбонатные, кремнистые, некоторые фосфатные породы, а также, Горючие сланцы, нефть, твёрдые битумы. Органогенные горные породы карбонатные (Известняки) состоят из раковин фораминифер, кораллов, мшанок, брахиопод, моллюсков, водорослей и других организмов.

Своеобразными их представителями являются рифовые известняки, слагающие атоллы, барьерные рифы и другие, а также писчий мел. К органогенным горным породам кремнистым относятся: диатомит, спонголит, радиолярит и др. Диатомиты состоят из опаловых скелетов диатомовых водорослей, а также спикул кремнёвых губок и радиолярий. Спонголиты - породы, содержащие обычно более 50% спикул кремнёвых губок. Цемент у них кремнистый, из опаловых округлых телец, или глинистый, слегка известковистый, нередко включает вторичный халцедон. Радиоляриты - кремнистые породы, более чем на 50% состоящие из скелетов радиолярий, которые в современных океанах образуют радиоляриевый ил. Помимо радиолярий в них входят спикулы губок, редкие скорлупки диатомовых водорослей, кокколитофориды, опаловые и глинистые частицы. Многие яшмы имеют основу из радиолярий.

По условиям образования (главным образом применительно к карбонатным породам) можно различать биогермы - скопление остатков организмов в прижизненном положении, танато- и тафроценозы - совместное захоронение мёртвых организмов, живших здесь же или перенесённых волнами и течениями; породы, возникшие из планктонных организмов, называются планктоногенными (например, диатомит, мел, фораминиферовый известняк).

Если органические остатки подвергаются раздроблению в результате действия волн и прибоя, образуются органогенно-обломочные породы, состоящие из обломков (детрита) раковин и скелетов, скреплённых каким-либо минеральным веществом (например, кальцитом).

ХЕМОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ - группа пород, образовавшихся непосредственно путём химического осаждения из вод или растворов без участия биологических процессов.

В зависимости от способа и места осаждения, а также происхождения вод и растворов хемогенные горные породы могут быть осадочными, гидротермально-осадочными и гидротермальными. Способы осаждения: постепенное концентрирование вод и растворов в результате солнечного испарения, смешивание растворов 2 или более растворимых солей и понижение температуры растворов. По происхождению минералообразующие воды и растворы могут быть морскими, континентальными гидротермальными (слабо- минерализованными и рассольными).

Место осаждения; поверхность (морские и континентальные водоёмы) или недра Земли. В первом случае образуются протяжённые пластовые тела, во втором - трещинно-жильные линзовидные тела.

Преобладающая часть хемогенных горных пород является гибридной - гидротермально-осадочной, в меньшей степени - осадочной и гидротермальной.

Состав минералообразующих вод и растворов, а также тектонические и климатические условия определяют минералогический состав хемогенных горных пород и ценность их использования в качестве полезного ископаемого.

К хемогенным горным породам относятся все минеральные соли, калийные соли, эвапориты, сода, кремни и кремневидные опоки в ассоциации с трепелами, фосфориты, железомарганцевые руды, бокситы, хемогенные известняки, травертины, большая часть свинцово-цинковых, серных, бороносных и литиеносных руд, которые являются ценным сырьём для развития различных отраслей промышленности.

13. Метаморфические горные породы, их происхождение, формы залегания, минеральный состав, структура, текстура и свойства в образце и массиве.

Метаморф ические г орные пор оды -горные породы, ранее образованные как осадочные или как магматические, но претерпевшие изменение (метаморфизм) в недрах Земли под действием глубинных флюидов, температуры и давления или близ земной поверхности под действием тепла внедрившихся интрузивных масс.

Наиболее распространены метаморфические горные породы сланцеватой или полосчатой текстуры -сланцы, гнейсы, хотя нередки и массивные породы, например мраморы, кварциты, роговики. Кроме того, широко развиты породы с катакластическими текстурами, возникшими при дислокационном или динамическом метаморфизме, - разнообразные катаклазиты и милониты.

Состав метаморфических горных пород, как и их физико-механические свойства, варьирует в широких пределах. Различают метапелиты - производные кислых осадочных и изверженных пород (аргиллитов, алевролитов, песчаников, гранитоидных вулканитов и интрузивных пород) и метабазиты - производные основных осадочных и магматических пород. Особняком стоят карбонатные метаморфические горные породы - мраморы, кальцифиры, карбонатные катаклазиты.

По характеру температурного воздействия различают регионально-метаморфизованные (низкий температурный градиент, огромные региональные объёмы метаморфические горные породы, возникших в сходных интервалах температуры и давления) и контактово-метаморфизованные горные породы (локально высокие температурные градиенты возле магматических тел, малые глубины, небольшие объёмы метаморфических горных пород, возникших в сходных интервалах температуры и давления, концентрическая зональность около интрузивных тел). Контактово-метаморфизованные горные породы, образованные за счёт глинистых и других алюмосиликатных горных пород, - роговики, за счёт известняков - мраморы,бокситов - наждаки.

Среди регионально-метаморфизованных пород выделяют различные типы метаморфических горных пород, характерные для определённых фаций метаморфизма. Это разнообразные сланцы от низкотемпературных хлоритовых и серицитовых до кристаллических сланцев различного состава, образованных в высокотемпературных условиях. Существенно роговообманково-плагиоклазового состава метабазиты называются амфиболитами. Гнейсы - метапелитовые полосчатые породы высоких ступеней метаморфизма, близкие к гранитоидам по химическому составу. К метаморфическим горным породам высоких давлений (1500 МПа) многие исследователи относят эклогиты - массивные существенно гранато-пироксеновые породы со значительным содержанием пиропа в гранате и жадеита в пироксене.

14. Абсолютный и относительный возраст горных пород. Метод определения возраста горных пород. Шкала геологического времени.

Геологический возраст – возраст горных пород. Геологический возраст – это время, прошедшее от определенного события в геологической истории Земли: отложения слоя горных пород, образования гор, оледенения и пр. Различают относительный и абсолютный геологический возраст.

· Абсолютный геологический возраст – возраст горных пород, выраженный в абсолютных единицах времени; устанавливается на основании изучения распада радиоактивных элементов (уран, торий, калий, рубидий и др.), содержащихся в минералах. Оценивается обычно в млн. лет. Термин применяется условно, так как каждая из полученных цифр не «абсолютна» и нередко даётся в первом приближении (с минимальной ошибкой ± 5%).

· Относительный геологический возраст – возраст горных пород, устанавливаемый на основании взаимного положения слоев в разрезе. При пологом залегании слоев нижние являются более древними, а верхние - более молодыми (закон последовательности напластования). Сравнение осадочных толщ удалённых друг от друга районов позволило создать общую стратиграфическую шкалу, подразделённую на ряд отрезков (систем), характеризующихся специфическим комплексом растительных и животных остатков. Путём анализа найденных в пластах окаменелостей производится привязка отложений к общей шкале, т. е. определение относительного геологического возраста.

· тратиграфический метод основан на том, что возраст слоя при нормальном залегании определяется – нижележащие их слои являются более древними, а вышележащие-более молодыми. Этот метод может быть использован и при складчатом залегании слоев. Не может быть использован при опрокинутых складках.

· Литологический метод основан на изучении и сравнении состава пород в разных обнажениях (естественных – в склонах рек, озер, морей, искусственных – карьерах, котлованах и т.д.). На ограниченной по площади территории, отложения одинакового вещественного состава (т.е. состоят из одинаковых минералов и горных пород), могут быть одновозрастными. При сопоставлении разрезов различных обнажений используют маркирующие горизонты, которые отчетливо выделяются среди других пород и стратиграфически выдержаны на большой площади.

· Тектонический метод основан на том, что мощные процессы деформации горных пород проявляются (как правило) одновременно на больших территориях, поэтому одновозрастные толщи имеют примерно одинаковую степень дислоцированности (смещения). В истории Земли осадконакопления периодически сменялись складчатостью и горообразованием.

· Биостратиграфические или палеонтологические методы состоят в определении возраста горных пород с помощью изучения ископаемых организмов.

· Определение относительного возраста магматических и метаморфических горных пород (все выше охарактеризованные методы – для определения возраста осадочных пород) осложнено отсутствием палеонтологических остатков. Возраст эффузивных пород, залегающих совместно с осадочными устанавливается по соотношению к осадочным породам.

· Относительный возраст интрузивных пород определяется по соотношению магматических пород и вмещающих осадочных пород, возраст которых установлен.

· Определение относительного возраста метармофических пород аналогично определению относительного возраста магматических пород.

15. Геологические карты и разрезы.

Геологическая карта – изображение геологического строения определенной территории земной коры. Она дает представление не только о геологическом строении поверхности земли, но в определенной мере и о внутреннем строении земной коры.

Инженерно-геологические карты бывают трех видов: 1) инженерно-геологических условий, 2) инженерно-геологического районирования и 3) инженерно-геологические карты специального назначения. Каждая такая карта включает условные обозначения (рис. 91), геологические разрезы и пояснительную записку.Карта инженерно-геологических условий содержит информацию для всех видов наземного строительства.

Карта инженерно-геологического районирования отражает разделение территории на части (регионы, области-районы и т. д.) в зависимости от общности их инженерно-геологических условий.

Карты специального назначения составляют применительно к конкретным видам строительства. Они содержат оценку инженерно-геологических условий территории строительства и прогноз инженерно-геологических явлений.

В основу составления геологической карты положены след. принципы: на карте условными знаками (цветом-краской, штриховкой, буквенными индексами и др. знаками) показывается распространение осадочных, изверженных и метаморфических горных пород различного возраста. Состав и возраст пород отображается цветом и особыми спец знаками. Линиями разной толщины обозначаются геологические границы горных пород, слагающие геологические тела и тектонические нарушения – разломы. Форма границ позволяет судить об условиях залегания, соотношении горных пород, геологических структурах и поведении горных пород на определенных глубинах.

Геологические разрезы представляют проекцию геологических структур на вертикальную плоскость и позволяют выявить геологическое строение по глубине. Их строят по геологической карте или по данным разведоч­ных выработок (шурфов, буровых скважин). Вертикальный масштаб разрезов обычно принимается в 10 и более раз крупнее горизонтального.

На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощность, условия залегания грунтов, гидрогеологические условия.

16. Тектонические движения земной коры. Складки, трещины и разрывы в земной коре.

Тектонические движения и их значение в формировании кристаллического фундамента.

Процессы внутренней динамики (эндогенные процессы) можно подразделить на:

1 – магматизма;

2 – метаморфизма (большие давления и температура);

3 – тектонические.

Все они тесно связаны друг с другом и взаимно влияют.

Движения земной коры с её деформациями и изменением залегания пород называются тектоническими процессами. Их можно разделить на три основных типа:

Колебательные - медленные поднятия и опускания участков земной коры с образованием крупных выпуклостей и прогибов;

Складчатые - смятие горизонтальных слоев земной коры в складки без их разрыва;

Разрывные - с разрывом слоев и массивов горных пород.

Колебательные движения. Отдельные участки земной коры на протяжении многих столетий поднимаются, другие в это же время опускаются с их изменением наоборот со временем. Различают виды таких движений земной коры: 1 – прошедших геологических периодов; 2 – новейшие четвертичного периода; 3 – современные с изменением высот поверхности земли в данном районе.

Кристаллический фундамент платформы неровный. В нем впадины – синклинали, поднятия – антиклинали. Амплитуда колебаний на платформе достигает 2-3 км.

17. Сейсмические явления: землетрясения и цунами. Магнитуда и бальность землетрясения.

Землетрясение , геол., заметные колебания земной коры, происходящие от действия внутренних сил. Различают медленные, слабо заметные колебания и быстрые разрушительные перемещения пластов земной коры. Последние известны под землёй в тесном смысле, причины землетрясения: смещение, оседание пластов земной коры, провалы вследствие размывов и вообще действия воды и вулканические явления. Последние сопровождаются выделением водяных паров, газов, шлака, грязи. Для изучения Земли устроены особые станции (сейсмические) с приборами (сейсмометрами), отмечающими быстроту распространения колебаний земной коры.

Причины: Существуют две основные причины землетрясений:
Одной из них являются процессы поверхностного характера, которые вызывают незначительные землетрясения. Эти процессы заключаются в том, что плиты, дрейфующие вдоль таких великих разломов, как, например, разлом Сан-Андреас в Калифорнии или Альпийский разлом в Новой Зеландии, действуют подобно ножницам, круша края друг друга.

Вторая причина отражает более глубокие процессы, происходящие в зонах вдоль краёв смещающихся плит, где рёбра этих масс земной коры погружаются в земную мантию и на глубине около 500 км повторно всасываются, поглощаются. По этой причине происходят уже более крупные землетрясения.

БАЛЛЬНОСТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ - интенсивность землетрясения, выраженная в баллах. В СССР с 1952 г. принята 12-балльная шкала С. В. Медведева. При определении Б. з. по этой шкале учитывается совокупность многих признаков: показания "сейсмологических станций, характер повреждений зданий и сооружений (с раздельным учетом типов зданий, степени повреждений и количества поврежденных зданий), остаточные явления в грунтах и изменения режима грунтовых и наземных вод, субъективные ощущения толчков и колебаний. Упрощенная характеристика землетрясений разной балльности: 1-4 - слабые, не вызывают разрушений; 5-7 - сильные, разрушают ветхие постройки; 8 - разрушительные, падают фабричные трубы, частично разрушаются прочные здания; 9 - опустошительные, разрушается большинство зданий, появляются значительные трещины на поверхности Земли; 10 - уничтожающие, разрушаются мосты, разрываются трубопроводы, происходят оползни; 11 - катастрофы, разрушение всех сооружений, изменения ландшафта; 12 - сильные катастрофы, большие изменения рельефа местности на обширном пространстве.

Магнит уда землетряс ения - условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызываемых землетрясениями или взрывами; пропорциональна логарифму энергии колебаний. Обычно определяется максимумом отношения амплитуды к периоду колебаний, регистрируемых сейсмографами. М. з. позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Увеличение М. з. на единицу соответствует увеличению энергии колебаний в 100 раз. Самые сильные известные землетрясения имеют М. з. не более 9 (приблизительно соответствует 1019дж или 1026эргов ). Сила землетрясения в баллах оценивается сотрясениями и разрушениями на земной поверхности и зависит, помимо М. з., от глубины очага и геологических условий эпицентральной зоны. При неглубоком очаге разрушения могут в эпицентре начинаться при М. з около 5, а при очаге на глубине в сотни км при М. з., равной 7, разрушения почти не происходят.

Цунами -океанские волны большой длины (до 1500 км), возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков дна при сильных подводных и прибрежных землетрясениях и, реже, вследствие вулканических извержений и других тектонических процессов. Период от 15 до 60 минут, скорость от 50 до 1000 км/ч, высота в области возникновения от 0,01 до 5 м, а у побережья 10 м и более (иногда до 50 м). Могут приводить к катастрофическим последствиям.

18. Сейсмическое районирование и микрорайонирование.

Сейсмическое районирование -оценка потенциальной сейсмической опасности в сейсмоактивном районе. Выделение сейсмоопасных районов основывается на результатах совместного анализа инструментальных и макросейсмических данных о землетрясениях прошлых лет (интенсивность колебаний на поверхности Земли, пространственное распределение очагов землетрясений, их размеры, магнитуда и энергия землетрясений, повторяемость и т. п.) и геологических особенностях района (история геологического развития, интенсивность и контрастность новейших и современных тектонических движений, возраст и характер тектонических нарушений, их активность и т. п.).

Уточнение величины сейсмических воздействий на сооружения в зависимости от местных условий конкретного участка территории сейсмоопасного района (физические и динамические свойства грунтов и подстилающих пород, мощность верхних слоев земной коры, наличие многолетнемёрзлых горных пород, тектонические условия, особенности рельефа, спектральные свойства приходящих сейсмических волн и т. п.) составляет предмет сейсмического микрорайонирования. Графическим выражением С. р. являются карты, содержащие сведения об интенсивности сотрясений (в баллах) для любого географического пункта при средних грунтовых условиях. Согласно Строительным нормам и правилам, к средним грунтовым условиям относятся глины, суглинки, пески, супеси при положении уровня грунтовых вод глубже 8м от поверхности Земли, а также крупнообломочные грунты при положении уровня грунтовых вод от 6 до 10 м от поверхности Земли. В СССР общая площадь сейсмоопасных районов составляет 28,6% территории страны (в т. ч. на 9-балльные районы приходится 2,4%, на 8-балльные - 3,2%). районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в Средней Азии, Прибайкалье, Камчатке, Курильских островах и др.; 8-балльные районы - в Молдавии, Крыму, на Кавказе, в Южной Сибири и др.

Сейсмическое микрорайонирование выполняется с целью уточнения характеристик сейсмической опасности на основании данных инженерно-сейсмологическихисследований об очагах землетрясений с эпицентрами, удаленными на расстояние до 100 км от участка строительства, о сейсмическом режиме строительных площадок, о сейсмических свойствах изучаемой толщи грунта, о геоморфологических условиях участка строительства и влиянии погребенных разрывных тектонических структур на сейсмическое воздействие.

Основной геологической задачей является проведение полевых сейсмических исследований для количественной оценки относительных изменений (приращений) сейсмической интенсивности.

Сейсмическое микрорайонирование включает следующие виды работ :

· изучение материалов ранее выполненных исследований по инженерной геологии, сейсмотектонике и сейсмичности региона, а также данных общихинженерно-геологических изысканий и аэрокосмического зондирования участка строительства;

· визуальные сейсмотектонические и макросейсмические обследования на участке строительства и прилегающей территории;

· геологические, геодезические, геофизические и геохимические работы;

· комплексный анализ всей совокупности полученных данных, оформленный в виде сводного отчета, включающего карту (схему) сейсмического микрорайонирования участка строительства.

В результате выполнения работ по сейсмическому микрорайонированию определяются коэффициенты к параметрам колебаний грунта (ускорению, скорости, перемещению), соответствующим исходной сейсмичности района строительства. Эти коэффициенты учитывают сейсмотектоническую обстановку в районе строительства (Kс.т), сейсмический режим (Kс.р), местные инженерно-геологические условия (Кгр) и рельеф местности (Кр.м).

19. Рельеф поверхности Земли и его связь с тектоническими движениями.

Высота поверхности в пределах материков меняется от нескольких десятков метров над уровнем моря, до нескольких километров – уходящих далеко в небо снежных пиков Гималаев. Самое характерное для строения поверхности – это резкое сочленение разновысотных областей. Океаны и материки. Горные системы – Гималаи, Кордильеры, Альпы, Кавказ, Тянь-Шань и другие – четко обособленными глыбами возвышаются над окружающими их плоскогорьями или низменностями. Не менее резко разграничиваются между собой плоскогорья и низменности, например, области пустынь Восточной Австралии с высотами до 1500м и прилегающая к ней с востока низменность с отметками, редко превышающими 100м, граничит вдоль линии проходящей почти через весь континент в северо-восточном направлении.

Сочетание разновысотных областей настолько яркая черта, что если взглянуть на физическую карты мира, то материки представятся в виде мозаики, состоящей из участков различных форм и размеров, различных оттенков зелёного и коричневого цвета. В глобальном плане выделяются самые крупные единицы, такие как Гималаи, Кордильеры, Урал, Тянь-Шань, Западно-Сибирская низменность. Каждая из этих единиц в свою очередь состоит из обособленных разновысотных участков – отдельных хребтов, межгорных впадин, плоскогорий и пр.

И так, рельеф. Слово это произошло от французского relief – выпуклость. Оно весьма точно отражает вложенное в него содержание. В самом деле, несмотря на множество различных типов рельефа поверхности, главной, определяющей его чертой будет общий гипсометрический уровень (т. е. абсолютная высота, высота над уровнем моря) области в целом и относительная разница высот её отдельных участков. Важны также форма и размеры этих участков, характер их перехода, иными словами, то или иное их сочетание.

Первой научной гипотезой, трактующей образование рельефа взаимосвязано с развитием земной коры, была контракционная. Исходя из предпосылок этой гипотезы, затвердевшая земная кора подверглась различным механическим дислокациям в связи с уменьшением объёма внутренних частей планеты по мере их охлаждения. Возникли складки (горы), разрывы и пр.

В настоящее время мировой популярностью пользуется гипотеза тектоники плит. Согласно этой гипотезе, движение материков и отдельных плит земной коры приводит к нагромождению масс земной коры в определённых зонах – в краевых частях плит или при их сопряжении. Так, например, возникновение Гималаев трактуется как результат сближения Азии и Индостанского полуострова.

Рельеф поверхности, который мы наблюдаем, формировался в течение чрезвычайно длительного времени. При этом он обязан взаимодействию двух разнонаправленных сил: внутренних – эндогенных и внешних – экзогенных. Первые реализуются посредствам тектонических процессов, приводящих, какова бы ни была их природа, к возникновению первичных контрастных форм поверхности. Эндогенное рельефообразование в равной степени мажет характеризоваться и воздыманиями, и опусканиями.

Экзогенные силы направлены уже на сглаживание контрастных форм поверхности возвышенности под воздействием атмосферных процессов и водных потоков разрушаются, впадины заполняются сносимым материалом. Экзогенные силы действуют непрерывно как во время формирования тектонического рельефа, так и позднее. Экзогенные факторы начинают преобладать над эндогенными лишь только, когда тектонические процессы становятся менее активными или совершенно затухают.

Итак, разновысотная мозаика поверхности планеты обязана формам тектонического рельефа.

20. Виды воды в горных породах (грунтах) и их влияние на состояние и свойства горных пород.

Подземные воды подразделяют: по характеру их использования - хозяйственно-питьевые воды, технические, промышленные, минеральные, термальные; по условиям залегания в земной коре

21. Понятие подземные воды. Происхождение подземных вод.

Подземные воды образуются преимущественно путем инфиль-трации. Атмосферные осадки, речные и другие воды за счет гравитации просачиваются по крупным порам и трещинам пород. На глубине они задерживаются на водоупоре, возникают горизонты подземных вод. Количество воды зависит от многих факторов: характера рельефа, состава и водопроницаемости грунтов, климата, растительного покрова, деятельности человека.

Воды земной коры постоянно пополняются ювенильными водами, возникшими в глубине земли с выходом на поверхность Земли в виде паров и горячих источников при вулканической деятельности. В зонах замедленного водообмена образуются минерализованные (соленые) воды так называемого седиментационного происхождения из древних морских осадков в начале геологической истории земной коры.

. Подземные воды подразделяют: по характеру их использования - хозяйственно-питьевые воды, технические, промышленные, минеральные, термальные; по условиям залегания в земной коре (рис. 52) - верховодки, грунтовые, межпластовые, трещинные, карстовые, вечной мерзлоты. В инженерно-геологических целях подземные воды классифицируют по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные.

22. Физические и химические свойства подземных вод, их жесткость, агрессивность.

При гидрогеологических исследованиях определяются следующие главнейшие физические свойства подземных вод: температура, цвет, прозрачность, вкус, запах и удельный вес.
Температура подземных вод изменяется в широких пределах. В высокогорных районах и в области распространения многолетней мерзлоты она низкая; высокоминерализованные воды местами имеют даже отрицательную температуру (-5° С и ниже). В районах молодой вулканической деятельности, а также в местах выходов гейзеров (Камчатка, Исландия и др.) температура воды иногда превышает 100° С. Температура неглубоко залегающих подземных вод. В средних широтах обычно изменяется в пределах 5-12° С и обусловливается местными климатическими (в основном) и гидрогеологическими условиями.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-11

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Осадочные породы покрывают три четверти суши планеты и лишь одна часть занята магматическими и метаморфическими породами. Значение осадоч-ных пород велико. В них сосредоточены почти все месторождения каустобио-литов (нефть, газ, уголь, горючие сланцы и многие другие полезные ископае-мые. Известно, что отложения осадков происходят, главным образом, благода-ря механическим, химическим и биологическим процессам. Осадочные горные породы подразделяются на механические, хемогенные и биогенные. Услов-ность такого разделения очевидна. Трудно обнаружить породы, целиком и пол-ностью образованные в результате какого-либо одного процесса. Более пра-вильно группировать их по составу на обломочные и глинистые породы и по-роды химического и биогенного процессов. Такое их подразделение также име-ет условный характер, так как обломочные породы в процессе диагенеза под-вергаются воздействию разнообразных химических и биологических процес-сов, которые оставляют следы в виде определенных минералов и отражаются на строении этих пород. Однако, как рабочая схема разделения осадочных по-род на три группы удобна и ей обычно пользуются.

В целом осадочные породы занимают скромное место в земной коре, сос-тавляя 8 % её объёма. При этом на долю обломочных пород приходится 1,7 %, глины и глинистые сланцы – 4,2 % и на химогенные и органогенные, главным образом, карбонатные породы – 2 %. Основная масса осадочных образований сосредоточена на континентах и их подводных окраинах. Не более трети всего объёма осадков и осадочных пород находится на дне океанов.

Определение структуры и текстуры в осадочных породах зачастую вызы-вает большие затруднения. Наиболее простым случаем является строение неко-торых обломочных пород, структура которых определяется величиной облом-ков, а текстура различными видами слоистости. Однако в них часто имеются образования, возникновение которых связано с различными стадиями литоге-неза. Например, при характеристике песчаников надо отмечать не только струк-туру обломочной части, сформировавшуюся в процессе осадконакопления, но и структуру цемента, который возник при диагенезе.

Осадочные горные породы классифицируются по условиям образования (табл. 4). Механические осадки (обломочные породы) образуют немногим бо-лее 20 % всей массы осадочных пород. Они в первую очередь разделяются по структуре, т.е. по размерам обломков, слагающих породу. Выделяют четыре группы структур обломочных пород: грубые (псефитовые) обломки имеют раз-меры более 2 мм, средние (псаммитовые) или песчаные зёрна – 2-0,05 мм, мелкие (алевритовые) зёрна – 0,05-0,005 мм, тонкие (пелитовые) частицы име-ют размеры менее 0,005 мм. Кроме хорошо отсортированных пород встреча-ются смешанные – разнозернистые.

Обломочные породы подразделяются также по наличию или отсутствию связующего вещества (цемента) на рыхлые и сцементированные. Обычно выде-ляют следующие виды цементов: глинистый, железистый, сульфатный, карбо-натный и кремнистый. Грубообломочные породы делят с учетом размера (сте-пени окатанности) обломков. По составу обломочной части пески, песчаники подразделяют на мономинеральные (обычно кварцевые), олигомиктовые и полимиктовые (среди которых выделяют аркозы и граувакки).

Текстуры обломочных пород не менее разнообразны, чем их структуры. Существуют текстуры первичные – параллельно-слоистые, косо-слоистые, волнисто-слоистые, неслоистые. Сами породы могут быть рыхлыми, сыпучими, сильно уплотненными, сцементированными. Минералы в осадочных породах могут быть в кристаллическом, аморфном и коллоидном состоянии.

Средний минеральный состав осадочных пород по У.Х. Твенхофелу, %: 34,80 кварц; 15,60 полевые шпаты, в том числе плагиоклазы; 15,00 мусковит,

Таблица 4

Классификация осадочных пород по А.Л. Архангельскому