Геологические и эндогенные процессы в природе - Курс лекций

Инженерная геология сформировалась как наука геологического цикла в 20 - 30 годах ХХ века в связи с запросами различных видов строительства - транспортного, промышленного, энергетического и др. Были созданы специализированные изыскательские организации, инженерно-геологические исследования стали необходимой стадией проектирования и строительства. Содержание ИГ расширилось за счет обобщения закономерностей инженерно-геологических условий обширных территорий (регионов); региональная ИГ стала третьей составной частью инженерной геологии. В настоящее время (с 1980-х гг.) инженерная геология рассматривается как наука о геологической среде (ГС), т.е. верхней толще земной коры, ее охране и рациональном использовании. Примерами таких реакций являются «наведенные» землетрясения при заполнении больших водохранилищ и закачке воды в глубокие скважины; выбросы пород, газа в глубоких шахтах и рудниках, приводящие иногда к авариям с человеческими жертвами; подтопление грунтовыми водами и наоборот, истощение глубоких водоносных горизонтов и др.Земная кора состоит из горных пород, представляющих собой агрегаты, то есть соединения нескольких (иногда одного) минералов. Минералом называется природное образование, относительно однородное по внутреннему строению, химическому составу и физическим свойствам. Минералы и горные породы образуются в ходе разнообразных процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности. Горные породы, составленные образующимися таким образом минералами, называются магматическими (МГП). По химическому составу минералы подразделяются на 10 классов: силикаты (наиболее распространены минералы магматического происхождения - полевые шпаты ортоклазы и плагиоклазы, слюды, оливин, авгит, роговая обманка; метаморфического - тальк, хлорит, серпентин; осадочного - каолинит, монтмориллонит, гидрослюды), оксиды (кварц, корунд, халцедон, кремень), гидроксиды (лимонит, опал), карбонаты (кальцит, доломит), сульфиды (пирит), сульфаты (гипс, ангидрит), галоиды (галит, сильвин, флюорит), фосфаты (апатит), вольфраматы, самородные минералы; породообразующие минералы принадлежат к первым восьми классам.Представляют собой скопления обломков ранее существовавших пород как результата их физического выветривания - увеличения трещиноватости с дальнейшим дроблением, измельчением пород под действием перепадов температуры, замерзания в порах и трещинах воды, кристаллизации солей при ее испарении. На их свойства влияют размеры обломков, форма, характер поверхности, плотность сложения; наличие или отсутствие связей между обломками; их минералогический состав, а также характер цементирующего вещества при его наличии. По размеру обломки или частицы объединяются в группы - фракции. Выделяются следующие фракции с размерами (мм): валуны (глыбы) d >100; галька (щебень) 40…100; гравий (хрящ, дресва) 2…40; песок 0,05…2; пыль 0,005…0,05; глина d<0,005. Если связи между частицами отсутствуют, породы называются рыхлыми или несвязными.Представляют собой продукты физического и химического выветривания первичных пород и обладают свойством пластичности: в некотором интервале влажности могут менять форму без нарушения сплошности - без появления трещин. Достаточно небольшого количества глинистой фракции, чтобы проявились такие типичные свойства глинистых пород, как пластичность, усадка при высыхании, размокание и текучесть при увлажнении, липкость, набухание. В начале своего формирования (диагенеза) глинистая порода представляет собой ил с большими влажностью и пористостью. Постепенно уплотняясь и обезвоживаясь, ил переходит в собственно глинистую породу, которая в зависимости от содержания глинистой фракции называется супесью (при содержании 3…10%), суглинком (10…30%), глиной (более 30%). Если глинистая порода перекрывается толщей более поздних отложений, она уплотняется, обезвоживается, между частицами породы возникают прочные связи.Это породы, образовавшиеся в результате выпадения вещества из водных растворов и накопления остатков растительных и животных организмов. По минеральному составу выделяют группы карбонатных, кремнистых, сульфатно-галоидных и углисто-битуминозных пород. Наиболее распространенные карбонатные породы - известняки, состоящие в основном из кальцита. В виде примесей содержат глину, доломит, кремнистые соединения. К карбонатным породам относятся также мергель, представляющий смесь глины с кальцитом и доломит, состоящий из одноименного минерала с примесью гипса, кальцита и др.Во многих случаях важное значение имеет возраст горных пород и установление времени и (или) последовательности геологических событий. Палеонтологический способ основан на изучении остатков, следов органической жизни, сохранившихся в горных породах. Например, в результате сложных движений отдельных участков ЗК первоначальное залегание пород может нарушиться вплоть до «запрокидывания» слоев. В некоторых породах всякие следы жизни отсутствуют - например, в МГП. В периодах выделяют две, а чаще три эпохи (ранняя, средняя, поздняя); названия отделов соо

Содержание

Лекция 1. Введение. Общие сведения о Земле

1.1 Инженерная геология (ИГ), ее задачи и содержание. ИГ как наука о рациональном использовании и охране геологической среды

1.2 Общие сведения о Земле

Лекция 2. Минералы и горные породы. Процессы их образования, классификации, основные свойства

2.1 Определения и основные сведения

2.2 Магматические горные породы (МГП)

2.3Осадочные горные породы (ОГП)0

2.3.1 Обломочные ОГП

2.3.2 Глинистые ОГП

2.3.3 Химические и биохимические ОГП

2.4 Метаморфические горные породы (ММГП)

Лекция 3.Основы геохронологии. Эндогенные процессы

3.1 Абсолютный и относительный возраст горных пород. Геохронологическая шкала

3.2 Тектонические движения (ТД) и дислокации

3.3 Платформы и геосинклинали

3.4 Сейсмические явления - землетрясения

Лекция 4. Основы грунтоведения

4.1 Строительная классификация грунтов

4.2 Физические показатели, их использование в классификациях грунтов

4.3 Состав дисперсных грунтов

4.4 Структура и структурные связи. Природное и нарушенное состояния грунтов. Сжимаемость и прочность грунтов

Лекция 5. Подземные воды

5.1Общие сведения и значение подземных вод (ПВ)

5.2 Физические свойства и химический состав ПВ

5.3 Виды ПВ по условиям залегания

5.4Закономерности движения подземных вод

Лекция 6. Экзогенные процессы. Выветривание и элювий. Геологическая работа атмосферных вод

6.1 Выветривание, его виды

6.2 Кора выветривания и элювиальные отложения

6.3 Геологическая работа атмосферных вод

Лекция 7. Геологическая работа рек и аллювиальные отложения

Лекция 8. Геологическая деятельность морей, озер и болот

8.1 Геологическая деятельность морей и морские отложения

8.2 Озера и озерные отложения

8.3 Болота и болотные отложения. Строительная оценка болот

Лекция 9. Геологическая работа ледников и ледниковые отложения

Лекция 10.Геологическая работа ветра. Образование и свойства эоловых отложений. Человек как геологический фактор. Техногенные отложения

10.1 Геологическая работа ветра и эоловые отложения

10.2 Геологическая деятельность человека. Техногенные отложения

Лекция 11. Геологические процессы, обусловленные действием поверхностных и подземных вод

Лекция 12. Геологические процессы, обусловленные действием силы тяжести

12.1 Обвалы

12.2 Осыпи

12.3 Оползни

12.4 Горное давление и сдвижение горных пород

Лекция 13. Геологические процессы, обусловленные действием отрицательной температуры

13.1 Сезонное промерзание и морозное пучение грунтов

13.2 Вечная мерзлота. Общие сведения и классификации

13.3 Геологические процессы и явления в области вечной мерзлоты

Лекция 1. Введение. Общие сведения о Земле

1.1 Инженерная геология (ИГ), ее задачи и содержание. ИГ как наука о рациональном использовании и охране геологической среды