Инженерная геология. 3
Федеральное государственное
бюджетное образовательное
Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых
Инженерная геология
Контрольная работа
Шифр:10133
Студент: Данилова А.А.
Группа: ПС-10(з)
Норильск 2012
Содержание
1. Что такое минерал? Что такое
горная порода?.......................
2. Осадочные породы - хемогенные……….………………………………6
3. Пластическая деформация слоев….………………………………….12
4. Список литературы……………………………………………………
Что такое минерал? Что такое горная порода?
Земная кора состоит из горных пород, представляющих собой агрегаты нескольких (иногда одного) минералов. Горные породы - это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических). Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными, а породы из нескольких минералов называют сложными или полиминеральными.
Минерал - природное образование,
однородное по внутреннему строению,
химическому составу и
В настоящее время следует различать два вида минералов:
1)Природного происхождения, рождение которых связано с процессами в земной коре;
2)Искусственного происхождения, которые возникли в процессе техногенной деятельности человека (в том числе и целенаправленной);
Каждый минерал имеет
определенное внутреннее строение и
присущие только ему внешние признаки
и характеризуется своими свойствами.
Все это обуславливается
Минералы обладают кристаллической
структурой или бывают аморфными. Большинство
минералов имеет
Со строением и характером пространственной решетки связанны свойства кристаллических тел. Прежде всего минералы обладают однородностью строения, состава и свойств, так как в каждой своей части, вплоть до размеров элементарной ячейки, они обладают одинаковым кристаллическим строением и химическим составом. Свойства минералов могут быть одинаковы по всем направлениям или разными по различным направлениям.
Каждый минерал
Условия, в которых образуются минералы в природе, отличаются большим разнообразием и сложностью. Различают три основных процесса минералообразования: эндогенный, экзогенный и метаморфический.
Эндогенный процесс связан с внутренними силами Земли и проявляется в ее недрах. Минералы формируются из магмы- силикатного огненно-жидкого расплава. Эндогенные минералы обычно плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кислотам, щелочам.
Экзогенный процесс свойственен поверхности земной коры. При этом процессе минералы формируются на суше и в море. В первом случае их создание связано с процессом выветривания, т.е. разрушительным воздействием воды, кислорода, колебаний температуры на эндогенные минералы. Во втором случае минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов. В экзогенном процессе ряд минералов образуется также за счет жизнедеятельности различных организмов. Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В большинстве случаев они имеют низкую твердость, активно взаимодействуют с водой или растворяются в ней.
Метаморфизмом называется преобразование ранее образовавшихся пород при изменении условий их существования, под действием высоких давления, температуры, химически активных жидкостей и газов. Метаморфические, или видоизмененные, горные породы образовались в толще земной коры в результате значительного видоизменения осадочных или магматических горных пород под воздействием высокой температуры, высокого давления и других факторов. В этих условиях происходила перекристаллизация минералов без их плавления, способствовавшая повышению плотности образовавшихся пород по сравнению с исходными. Как правило, метаморфические горные породы имеют сланцеватое строение, но иногда могут сохранять структуру первичных пород.
К горным породам относятся граниты, базальты, лавы, известняки, сланцы и многие другие, в том числе более мягкие или даже рассыпающиеся породы, вроде глины или лёсса, но слагающие самостоятельно большие участки земли.
По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические горные породы образовались
в результате остывания огненно-жидкой
массы - магмы, которая разрывала земную
кору и разливалась на ее поверхности
или остывала в земной коре, не достигнув
ее поверхности. В зависимости от условий
остывания магмы изверженные горные породы
делят на глубинные (интрузивные) и излившиеся
(эффузивные).
Глубинные
горные породы (граниты, сиениты, диориты
и др.) образовались в результате медленного
остывания магмы в толще земной коры под
значительным давлением верхних слоев.
В таких условиях горные породы приобрели
равномерную кристаллическую структуру
в результате того, что крупные зерна различных
минералов прочно срослись между собой.
Излившиеся
горные породы (базальты, андезиты, диабазы
и др.) образовались при быстром остывании
магмы на поверхности земли. В таких условиях
не происходила полная кристаллизация
остывающей магмы. В зависимости от условий
образования излившиеся горные породы
имеют мелкозернистое, скрытокристаллическое
или аморфное строение. Если же из вязкой
магмы медленно выделялись газообразные
продукты, образовывалась пористая, или
пемзообразная, структура. Кроме того,
к изверженным горным породам относятся
обломочные породы, которые образовались
из мельчайших частиц раздробленной лавы,
выброшенной на поверхность земли при
извержении вулканов. Эти отложения остались
в рыхлом состоянии (вулканический пепел,
пемза) либо при наличии природных цементирующих
веществ и под давлением вышележащих слоев
превратились в плотные цементированные
породы (вулканический туф).
Осадочные
горные породы часто называют вторичными.
Они образовались в результате разрушения
(выветривания) изверженных (первичных)
и других горных пород под воздействием
внешних условий или в результате осаждения
веществ из какой-либо среды. По характеру
образования и составу осадочные горные
породы делят на обломочные породы (механические
отложения), глинистые, а также химические
осадки и органогенные.
Обломочные
породы (механические отложения) грубые
продукты механического разрушения изверженных
и других горных пород под действием резкой
смены температур, воздействия йоды и
негра (брекчии, конгломераты, пески и
др.) - Они представляют собой рыхлую смесь,
состоящую из отдельных зерен разрушившейся
первичной горной породы; в ряде случаев
рыхлые смеси подвергались цементации
различными природными веществами, образовав
при этом сплошные горные породы.
Глинистые
породы - дисперсные продукты глубокого
химического преобразования силикатных
и алюмосиликатных минералов материнских
пород, перешедших в новые минеральные
виды.
Химические
осадки - хемогенные горные породы, образовавшиеся
при осаждении из водных растворов минеральных
веществ с последующим их уплотнением
и цементацией (доломит, магнезит и др.)
.
Органогенные
породы образовались в результате отложения
остатков живых и растительных организмов,
скелеты и панцири которых содержали минеральные
вещества. Такие отложения, как правило,
подвергались уплотнению и цементации
(известняки, мел и др.).
Осадочные породы хемогенные
Осадочные горные породы образовались на поверхности литосферы в результате накопления минеральных масс, полученных в процессе разрушения магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Процессы разрушения горных пород литосферы и накопления новых пород на поверхности Земли идут повсеместно: в пустынях, где энергичную работу ведет ветер; вдоль морских и океанических берегов, где волны перемещают обломочный материал; на дне глубоких частей морей и океанов, где отмирающие организмы дают начало толщам осадочных пород. Условия образования накладывают существенный отпечаток на облик осадочных пород. В одних случаях они состоят из обломков ранее разрушенных горных пород, в других – из скопления органических остатков, в третьих – из кристаллических зерен, выпавших из раствора.
Образование осадочных пород представляет собой сложенный и длительный процесс, связанный со всеми процессами внешней динамики Земли. В образовании осадочных пород можно выделить следующие стадии:
1)образование
исходного осадочного
2) перенос осадочного материала;
3) накопление осадка;
4) преобразование осадка в осадочную породу;
5) изменение осадочной породы до начала метаморфизма или начала выветривания;
Количество пород осадочного происхождения достаточно велико. По условиям образования их разделяют на три группы:
1) обломочные (кластические), образовавшиеся благодаря механическому разрушению ранее существовавших пород;
2) химические, образовавшиеся
в результате выпадения
3) органогенные,
возникшие как следствие
Хемогенные породы образуются в результате выпадения из водных растворов химических осадков. Такой процесс происходит в водах морей, континентальных усыхающих бассейнов, соленых источниках и т.д. Важную роль в их образовании играет испарение, поэтому второе их название - эвапориты. К таким породам относятся различные известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль и др. Общей для этих пород особенностью является их растворимость в воде, трещиноватость.
Эвапориты - продукты испарения воды путём её постепенного сгущения в замкнутых и полузамкнутых водоёмах за счёт солнечной радиации. Эвапориты могут быть жидкими (седиментационные рассолы) и твёрдыми (минералы, осадки).
К эвапоритам относятся осадки и рассолы современных морских заливов и лагун, континентальных. Осадки в них представлены набором минералов от труднорастворимых (хемогенный кальцит, гидромагнезит, гипс) до легкорастворимых (галит, астраханит, мирабилит, глауберит, эпсомит, карналлит). Для водоёмов характерно изменение солёности вод в пространстве, что приводит к избирательному выпадению в осадок солей по мере нарастания их минерализации солнечным испарением в последовательности, отвечающей законам физической химии.
Наиболее распространенными породами являются известняки, которые по своему происхождению могут быть также обломочными, органогенными. Известняк - осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко - из арагонита. Химический состав чистых известняков близок к кальциту. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический, по блеску на изломе - перекристаллизованный и кавернозный. Кристаллический известняк - массивный и плотный, слабопористый; травертиновый - кавернозный и сильнопористый. Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк, состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой объёмной массой и легко обрабатываются . Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины, с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.
По макротекстуре и условиям залегания среди известняков различают массивные, горизонтально- и наклоннослоистые, толсто- и тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые, пятнистые, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые, подводно-оползневые и др. По происхождению выделяют органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки. Хемогенные известняки возникают в результате осаждения извести с последующей перекристаллизацией карбонатной массы осадков, преимущественно из морской воды (кристаллический известняк) или от натёков из минерализованных источников (травертин).
Цвет известняков преимущественно белый, светло-серый, желтоватый; присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, чёрную, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.
Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. В металлургии известняк служит флюсом. В производстве извести и цемента известняк-главный компонент. Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги. Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.
Известняк - важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог, фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слаботрещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезных машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал.
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 двух 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
К хемогенным горным
породам относятся все
Строение хемогенных
горных пород характеризуется
Седиментация это осаждение вещества, его переход из подвижного состояния в статичное. В этот момент оно, становясь неподвижным, теряет свою кинетическую энергию и в буквальном смысле слова опускается в «энтропийную яму». Практически почти все древние сохранившиеся породы, кроме кор выветривания, образовались ниже уровня воды. В зависимости от того, в какой форме это вещество переносилось и какими агентами оно осаждается, образуются обломочные, глинистые, хемогенные или биогенные породы.
Пластическая деформация слоев
В результате действия пластических деформаций горных пород возникает нарушенное залегание слоёв земной коры без видимого разрыва их сплошности. Такие формы нарушений называют пликативными дислокациями. К ним относится образование моноклиналей, складок и флексур.
Горные породы в земной коре находятся под нагрузкой вышележащих образований, создающей в них соответствующий уровень напряжений. Пластические деформации, приводящие к складчатости в горных породах, возможны только при избыточном давлении по одному из направлений (стресс). Форма и размеры возникающих складок зависят от многих условий. Основное значение имеют физические (реологические) свойства пород, кинематическая и динамическая обстановка, характер возникающих в породе напряжений и влияние внешней среды. В процессе деформации происходит непрерывное перемещение материала, нередко его перекристаллизация, а также привнос нового вещества, что приводит к изменению реакции пород даже на одинаковый по величине и направлению стресс.
При прочих равных
условиях интенсивность складчатости
зависит от физических свойств пород,
главным образом от их вязкости.
Чем ниже вязкость, тем сложнее
и мельче складки и, наоборот, в
породах с высокой вязкостью
развивается крупная и простая
по строению складчатость. В мощных
покровах лав и полнокристаллических
породах складки встречаются
относительно редко. Наиболее благоприятна
для образования складок
Влияние всестороннего давления на развитие складчатости двоякое: с одной стороны, оно повышает сопротивление тела пластической деформации, а с другой - тот же фактор сильно понижает пределы упругости и прочности. В связи с этим породы, являющиеся хрупкими при нормальных условиях, например известняки, мраморы, могут стать пластичными на глубине при высоком всестороннем давлении.
Большое значение имеет температура окружающей среды. Повышение температуры ведет к повышению пластичности, и даже такие хрупкие при обычной температуре тела, как дайки, плутоны интрузивных пород или кварцевые жилы, при температуре в сотни градусов становятся способными изгибаться в мелкие складки Способность сминаться в достаточно мелкие и сложные складки наблюдается и в не вполне остывших массивах интрузивных пород и тем более в породах, подвергающихся воздействию регионального метаморфизма.
Скорость деформации - также один из основных факторов влияющих на пластические свойства горных пород. Повышение скорости деформации приводит к увеличению сопротивления пород и понижению их пластичности.
Соприкосновение
пород с растворами того же состава
повышает их способность пластично
деформироваться, но присутствие в
порах жидкостей другого
Кроме перечисленных
выше свойств горных пород большое
влияние на образование складок
оказывает ползучесть материалов, выражающаяся
в способности всех без исключения
горных пород пластично
Моноклинальное залегание образуется тогда, когда горизонтально залегающие породы в результате тектонических движений приобрели наклон под одним углом на значительном пространстве. Моноклиналь это наиболее простая форма пликативных дислокаций, широко проявлена в чехлах молодых и древних платформ. Существуют слабонаклонные (до 15o), пологие (16-30o), крутые (30-75o), поставленные на голову (80-90o) моноклинали.
Складчатые деформации или складки - это волнообразные изгибы пластов без разрыва сплошности пород. Этот тип дислокаций проявлен наиболее широко. Во всех типах складок различают несколько основных элементов.
Часть складки в месте перегиба слоёв называется замком, сводом или ядром. Крылья - боковые части складок, примыкающие к своду. Угол складки - угол, образованный линиями, являющимися продолжением крыльев складки. Осевая поверхность складки - воображаемая плоскость, проходящая через точки перегиба слоёв и делящая угол складки пополам. Осевая линия (ось складки) - линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной плоскостью или с поверхностью рельефа. Осевая линия характеризует ориентировку складки в плане и определяется азимутом простирания. Шарнир складки - линия пересечения осевой поверхности складки с поверхностью одного из слоёв, составляющих складку. Он характеризует строение складки вдоль осевой поверхности (по вертикали) и определяется азимутом и углом погружения или воздымания. Размеры складок характеризуются длиной, шириной, высотой. Длина складки - это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина складки - расстояние между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей. Высотой складки называется расстояние по вертикали между замком антиклинали и замком смежной с ней синклинали.
Элементы залегания складок
Складки, пласты которых выгнуты кверху, называются антиклиналями. У этих складок в ядре на дневной поверхности обнажаются более древние породы, а на крыльях - более молодые и они наклонены от ядра. Складки, пласты которых прогнуты книзу, называются синклиналями. У них в ядре обнажаются более молодые породы, и крылья наклонены к ядру. Это две основные формы складок.
В зависимости от положения осевой поверхности в пространстве выделяют следующие разновидности складок.
1)Прямые складки - осевая поверхность вертикальна, а крылья падают в разные стороны под одинаковыми углами.
2)Наклонные складки - осевая поверхность наклонена к горизонту, а крылья падают в разные стороны под разными углами.
3)Опрокинутые складки - осевая поверхность круто наклонена, а крылья падают (наклонены) в одну сторону под разными углами. В этих складках различают нормальное и опрокинутое крылья.
4)Лежачие складки - осевая поверхность параллельна горизонтальной поверхности. Крылья наклонены в одну сторону под одним углом.
Форма складок
зависит также от соотношения
крыльев и замка. В зависимости
от этого складки могут быть
Шарнир складки по простиранию часто испытывает погружение или воздымание и представляет не прямую, а волнистую линию. Это явление называется ундуляцией. В этом случае наблюдается замыкание складки, когда одно крыло вдоль оси постепенно переходит в другое. В антиклинальных складках такое замыкание называется периклинальным, а в синклинальных - центриклинальным.
Разновидностями антиклинальных складок являются диапировые складки и соляные купола. Их образование связано с присутствием в ядрах этих складок пластичных пород (глин, солей, гипса), которые, под действием огромного давления вышележащих пород, выжимаются и внедряются в эти породы, образуя пологий свод и крутые боковые поверхности.
Диапировая складка: 1 - вмещающие породы, 2 - пластичные породы ядра, 3 - соляная шляпа, 4 - разрывные нарушения
Наиболее широко
развитыми разновидностями
Соляной купол
Складки часто собраны в группы и образуют параллельные, кулисообразные, четковидные, пучкообразные сообщества. Сложные линейно-складчатые структуры образуют синклинории и антиклинории.
Антиклинории - это крупные, сложнопостроенные антиклинальные структуры, протяженностью сотни и даже тысячи километров. Они включают множество более мелких антиклинальных и синклинальных складок.
Синклинории - это такие же крупные, сложнопостроенные, но в целом синклинальные структуры, осложненные синклинальными и антиклинальными складками более низких порядков. Сочетание антиклинориев и синклинориев образует горные хребты и горные системы.
Разновидностью
крупных складок являются

- Инженерная геология в строительстве
- Инженерная геология и гидрогеология
- Инженерная геология и грунтоведение
- Инженерная графика
- Инженерная графика
- Инженерная защита населения
- Инженерная защита населения от чрезвычайных ситуаций
- Инервью как метод психодиагностики
- Инженерная геодезия
- Инженерная геодезия. теодолитная съемка
- Инженерная геология
- Инженерная геология
- Инженерная геология
- Инженерная геология