№%20кода%201701%20Фролов%20Инж.геология%202010

-Зернистые (полнокристаллические) структуры, характерные для интрузивных пород;

-Полукристаллические структуры (в породном массиве находятся минералы кристаллической и аморфной структуры);

-Стекловатые, характерные для эффузивных пород. Для этих пород характерна также порфировая структура (в аморфной массе содержатся крупные вкрапления кристаллов – порфиры, порфириты).

Для магматических горных пород характерны следующие структуры:

1.Массивная – равномерное плотное расположение зерен минералов;

2.Полосчатая – чередование в породе участков различного состава или чередование различной структуры;

3.Шлаковая – порода содержит видимые невооруженным глазом

пустоты.

Строительные свойства невыветрелых магматических горных пород очень высокие. В строительной практике основания, сложенные такими породами, называют «скальные грунты». Высокие строительные свойства объясняются минеральным составом породы и наличием жестких кристаллических связей в структуре горных пород. Наиболее высокие строительные свойства имеют породы массивной структуры минералов (горных пород). Полосчатые сложения имеют более низкие строительные свойства.

Вцелом магматические горные породы являются наиболее надежным основанием зданий и сооружений. На степень их надежности влияют степень выветрелости, наличие трещиноватости, форма залегания, структурнотекстурные особенности, а также наличие инженерно-геологических нарушений и возможность проявлена динамических процессов.

ВУкраине магматические горные породы распространены достаточно широко.

Характеристика наиболее распространенных магматических горных пород

Из магматических горных пород наиболее распространенными являются кислые породы. Основные их представители: гранит и его излившиеся аналоги – кварцевые порфиры, липариты стекловатые разновидности (вулканические стекла). Граниты – это полнокристаллические зернистые глубинные породы с окраской от свелтосерой до мясо-красной, реже зеленоватой. По величине различают мелко-, средне- и крупнозернистые граниты. Текстура минералов (горных пород) массивная, однородная. Мелко- и среднезернистые граниты обладают большей прочностью на сжатие (16,0-25,0 МПа) и устойчивостью к выветриванию.

31

Присутствие пирита и биотита снижает прочность гранита. Гранит имеет большую распространенность и поэтому широко используется в строительстве.

Кварцевые порфиры и липариты являются излившимися аналогами гранита и сходны с ними по минеральному составу, хотя цветных минералов содержат меньше. Липариты окрашены в светлые тона - белые, желтоватые, светло-серые. Структура минералов (горных пород) порфировая, порфировые выражения – полевой шпат, кварц, биотит. При выветривании распадаются на обломки с переходом в глинистую массу.

Кварцевые порфиры отличаются от липаритов более темной окраской (бурые, желтые), большей плотностью, меньшим содержанием стекловатой массы. Порфировые выражения представлены кварцем. Принимается как строительный материал и облицовочный камень.

Вулканические стекла – это стекловидные разновидности минералов ) и кварцевых порфиров. К ним относятся обсидиан и пемза.

Обсидиан – плотное темного цвета однородное стекло, применяется для изготовления темных стекол и как гидравлическая добавка.

Пемза – пористая масса белого, желтого и серого цветов. Применяется для изготовления пемзобетона, как теплоизоляционный минерал, заполнитель легких бетонов.

В группу средних пород входит глубинная порода диорит со своими излившимися аналогами – порфиритом и андезитом и щелочная глубинная порода сиенит с излившимися аналогами – ортоклазом порфиром и трахитом.

Диориты – полнокристаллические, зернистые глубинные породы от светло-серой до темно-черной окраски. Текстура массивная, прочность 18-24 МПа. Порода вязкая, хорошо полируется, применяется для облицовки. Мелко- и среднезернистые разновидности диоритов обладают хорошей морозостойкостью. При выветривании становятся мало пригодными для строительных целей.

По минералогическому составу порфириты и андезиты сходны с диоритом. Их структура порфировая, основная масса стекловатая, вкрапления представлены плагиоклазами, иногда роговой обманкой и биотитом. Андезиты имеют серую или бурую окраску, дают плитчатую или столбчатую отдельность. Порфириты плотнее андезитов. Используются они как стеновой материал.

Сиениты – полнокристаллическая мелко- и среднезернистая глубинная порода, содержащая щелочи. Окраска розовая, красная, светло-серая, текстура массивная, однородная. Сиениты хорошо шлифуются и применяются для тех же целей, что и граниты.

32

Ортоклазовые порфириты и трахиты по минералогическому составу аналогичны сиенитам. Обладают порфировой мелкопористой структурой , в которой основная масса стекловатая с вкраплениями полевого шпата. Трахиты имеют белую, серую, желтоватую окраску, шероховаты на ощупь, мелко выветриваются с переходом в глину. Порфиры обладают боле темной окраской.

В группу основных пород входит глубинная порода габбро и ее излившиеся аналоги диабаз (древняя порода) и базальт (молодая порода).

Габбро представляет собой полнокристаллическую средне- и крупнозернистую породу от темно-серой до черной окраски. Если габбро если состоит только из лабрадора, то он называется лабрадоритом. Текстура габбро массивная, реже полосчатая, вязкая и трудно поддается обработке. Габбро и лабрадор являются ценным строительным материалом особенно для гидротехнический сооружений.

Базальты и диабазы по минералогическому составу аналогичны габбро. Базальты – темные, почти черные. Диабазы отличаются наличием вторичных минералов, что придает им зеленоватую окраску. Породы плотные, иногда пористые даже пузырчатые. Структура скрытокристаллическая или мелкокристаллическая. Применяется в строительстве как обделочный камень.

Происхождение и классификация осадочных горных пород Любой находящийся на поверхности земли породный массив с

течением времени подвергается воздействию процесса выветривания, т.е. разрушению под действием воды, ветра, колебаний температур. В результате даже самые прочные массивы магматических пород постепенно разрушаются, образуя обломки различных размеров вплоть до мельчайших частиц. Под действием ветра и воды продукты разрушения переносятся и отлагаются, образуя породные массивы, которые называются осадочными.

В отличие от магматических пород, осадочные проходят такие стадии формирования:

1.Физическое или химическое разрушение исходных горных пород

2.Перенос продуктов разрушения водой или ветром.

3.Отложение этих продуктов, которые подвергаются в дальнейшем воздействию физических, химических и органических агентов.

4.Метаморфизация этих продуктов (диагенез) под действием уплотнения и температуры.

Осадочные породы слагают самые верхние слои земной коры. Составляя всего 5% массы земной коры, они покрывают 75% земной поверхности. Поэтому строителям приходится имеете дело в основном с

33

осадочными породами. Этим объясняется большое внимание к осадочным породам.

Состав осадочных пород, условия залегания и мощность определяются в основном составом исходных пород. Классификация осадочных пород определяется той или иной фацией (морской, лагунной, континентальной),

поэтому различают осадочные породы		морского или континентального
происхождения.	Осадочные породы	носят	слоистый или	пластовый
характер. Это	является одним из важнейших		текстурных	признаков

осадочных пород.

В связи с составом и происхождением (генезисом) осадочные породы делятся на три генетические группы:

-Обломочные – скопления, перемещение иногда с переотложением непосредственного разрушения исходных горных пород;

-Органогенные (биохимические) – результат деятельности тех или иных организмов;

-Химические – выпавшие в осадок из водных растворов солей как

конечных продуктов физико-химического выветривания. Особенность осадочных пород заключается в том, что из-за

специфичности условий их образования они существенно отличаются от исходного материала (магматических и метаморфических пород). Это различие проявляется в минеральном и химических составах, структуре,

слоистости , пористости, зависимости состава	и свойств породы от
климатических и географических условий их формирования.
Отличие в минеральном и химическом составах заключается в том,
что в процессе формирования осадочных пород	участвуют не только

минералы первичного происхождения (кварц, полевые шпаты, слюды и т.д.), но и вторичные – гипс, каолин и т.д. Причем эти (вторичные) минералы для многих осадочных пород играют главную роль (например, глинистые породы). В целом минеральный состав осадочных пород беднее состава магматических, но изучать его труднее, т.к. наряду с кристаллическими минералами в них много аморфных самых разных размеров (вплоть до коллоидных размеров). Осадочные породы более разнообразны по химическому составу.

Структура осадочных пород очень разнообразна. Практически каждый тип породы имеет свою, присущую только ей, структуру.

В отличие от магматических пород осадочные залегают в виде слоев (пластов), поэтому обладают такими свойствами как слоистость. Причем каждый слой может отличаться друг от друга окраской, составом, свойствами.

34

Для осадочных пород типична высокая пористость. Поры могут быть мелкие, крупные и в виде каверн. Величина пористости может доходить до 70-80% (например, ил). Это говорит о том, что значительная часть объема осадочных пород может быть заполнена водой, газом или органическим материалом. Исключением здесь могут быть только осадочные породы химического происхождения, обладающие высокой плотностью.

Существенное влияние на состав и свойства осадочных пород оказывают климатические условия их формирования: в пустынных регионах отлагаются породы обломочного характера, в морских бассейнах – отложения солей.

Разнообразие окраски этих пород также определяется климатом: для тропиков и субтропиков характерна красноватая окраска осадочных пород; для холодных и сырых регионов – светло-серые тона. Разнообразие в состав и свойства вносит количество содержащихся остатков растения и скелетных частей организмов, что также зависит от климатических условий.

Породы обломочного происхождения состоят из продуктов механического разрушения магматических и метаморфических образований и по размеру обломков классифицируются на:

-Грубообломочные (глыбы, щебень, дресва – необкатанные и валуны, галька, гравий - обкатанные);

-Песчаные (крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые);

-Пылеватые (пылеватые пески);

-Глинистые.

При цементации пород обломочного происхождения получаются брекчии (цементация угловатых обломков), конгломерат (цементация окатанных обломков), песчаники (цементация песчаных пород), алевролиты (цементация пылеватых пород), аргиллиты (цементация глинистых пород).

Породы обломочного происхождения широко применяются в строительстве. Особенно большой интерес для строителей пылеватоглинистых грунтов (супеси, суглинки, глины), которые в основном являются основанием зданий и сооружений.

Породы химического происхождения образуются в результате выпадения из растворов соответствующих химических осадков:

-Каменная соль (основной минерал - галит) залегает в виде слоев и залежей;

35

-Гипс (основной минерал – гипс, примеси – ангидрит и глинистые материалы) имеет белую, серую, зеленовато-серую окраску; структура мраморовидная, крупнозернистая, волокнистая;

-Ангидрит (основной минерал – ангидгит, примеси – глинистые породы) представляет собой плотную зернистую породу белого, серого цвета. Ангидрит залегает совместно с гипсом и под влиянием воды может переходить в гипс;

-Доломит (основной минерал – доломит, примеси – кальцит, гипс, кварц) имеет серую окраску, белую или красноватую, структура зернистая, плотная;

-Известняк (основные минералы – кальцит и доломит, примеси – кварц, пирит, глинистые породы) один из наиболее распространенных из осадочных пород, окраска серая, белая, желтоватая. По сложению все известняки делятся на землистые,

ракушечники, плотные и мраморовидные.

Ввиду многообразия известняков их классифицируют по происхождению: органогенные (накопление известковых осадков организмов), хемогенные (осаждение карбонатов из водных растворов), обломочные (обломки известкового материала, сцементированные зернистым кальцитом), смешанные (материал органогенного, хемогенного и обломочного происхождения, характерный представитель - мергель).

Породы органогенного происхождения образуются в результате накопления и преобразования остатков животного мира (зоогенные) и растительного (фитогенные). К зоогенным относятся известняк – ракушечник, мел и др., к фитогенным – трепел, опока, торф, каменный уголь, нефть, асфальт. Породы органогенного происхождения отличаются значительной пористостью, многие из них растворяются воде, обладают большой сжимаемостью (особенно торф).

Происхождение и классификация метаморфических горных

пород

Метаморфические горные породы по своему происхождению, внешнему виду и условиям залегания занимают промежуточное положение между магматическими и осадочными породами. По минеральному составу они ближе к магматическим породам. Метаморфическим породам присущи кристаллическая структура (характерная для магматической породы) и своеобразная текстура – сланцеватая (осадочные породы), зернистая (магматическим породам) и гнейсовая (чередование сланцевых и зернистых полос).

36

В зависимости от основного фактора, определяющего процесс метаморфизма, различают следующие типы:

- Контактовый метаморфизм – процесс развивается на контакте между внедрившейся магмой и вмещающими ее горными породами. Воздействие высокой температуры, различных газов и паров воды приводит к коренному изменению вмещающих пород. При этом образуются породы зернистого вида – мраморы и кварциты;

-Динамометаморфизм – преобразование исходных пород. Происходит под действием высокого давления, которое возникает в процессе горообразования или под весом вышележащих толщ. При этом образуются породы типа глинистых сланцев с характерной

для них сланцеватостью:

Региональный метаморфизм – процесс проявляется на больших площадях в глубине земной коры. Толща земной коры, в которой протекает этот процесс, называется «пояс метаморфизма». Этот пояс по глубине и интенсивности делят на три зоны: верхняя (начальная стадия метаморфизма, для которой характерна перекристаллизация пород с изменением минерального состава, но со следами первоначального состава – это низкая степень метаморфима); средняя (высокая температура и высокое, но неравномерное давление. Здесь образуются кристаллические известняки и сланцы, кварциты, мраморы); нижняя (самая глубокая зона метаморфизма, отличающаяся очень высокой температурой и равномерным высоким

давлением – это зона высокой степени метаморфизма).
Классификация метаморфических горных пород	производят по
структурно-текстурным признакам и минеральному составу:

-Массивные (зернистые) – кварцит, мрамор и др.;

-Сланцевые – гнейс и сланцы (глинистые, песчанистые и т.д.).

Лекция № 5

Эндогенные процессы.

Эндогенные процессы – это геологические процессы, вызванные внутренними силами Земли. К эндогенным процессам относятся:

Вулканические явления (вытеснение расплавов из кратеров вулканов);

Магматические явления (внедрение в земную кору (литосферу) расплавленной магмы). Магма – расплав сложного химического состава

37

(силикаты, кремнезем и др. окислы, углекислота, фтор, хлор, вода и др. летучие соединения)

Явления метаморфизма

Тектонические явления

Землетрясения

Вулканизм – совокупность явлений, связанных с перемещением магмы в земной коре и на поверхности. Типичным выражением вулканизма на земной поверхности являются вулканы. Вулканизм на глубине проявляется в образовании крупных внедрений магмы в земную кору в виде масс неправильной формы, т.н. интрузий и в резком изменении окружающих пород под влиянием высокой температуры и химического воздействия расплавленной магмы. При накоплении и преобразовании предметов извержения вулканов образуются эффузивные породы (излившиеся). Вулканические горные породы являются частью застывшей лавы (магма, потерявшая значительную часть парообразных и газообразных составляющих), это базальты, андезиты и др., частью вулканическими туфами, формирующимися путем цементации вулканического пепла, песка и др. вулканического материала.

Вулканы представляют собой чаще всего конусообразные возвышенности, сложенные из продуктов вулканических извержений. На вершине вулкана имеется кратер в виде воронки, на дне которой находится жерло – трубообразный канал, уходящий в недра на глубину к вулканическому очагу и заполненный либо застывшей лавой, либо обломочным вулканическим материалом. На Земле начитывается около 630 действующих вулканов (из них 78 подводных) и около 4000 потухших. К потухшим относятся вулканы, о которых нет исторических данных.

Метаморфизм – процессы существенного изменения минерального состава и структуры горных пород внутри земной коры, в течении которых породы сохраняют свое кристаллическое состояние. Наиболее обычны следующие виды метаморфизма:

Контактовый – связанный с прогревом горных пород в контактовых зонах массива магматических пород;

Автометаморфизм – частичное выщелачивание активных магматических пород в краевых частях горных массивов под воздействием выделяемых при кристаллизации растворов;

Гидротермальный околожильный – это преимущественно частичное выщелачивание и осветление пород около кварцевых жил.

38

Перечисленные виды метаморфизма протекают в условиях небольших глубин и приводят к образованию пород массивных структур. В условиях больших глубин и на громадных пространствах развивается региональный метаморфизм. При этом породы приобретают ясно выраженную сланцеватость. Например глинистые породы при прогрессирующем региональном метаморфизме проходят следующие стадии: глинистая порода – аргиллит – глинистый сланец – аспидный сланец – филлит – слюдяной кристаллический сланец – гнейс.

Тектоника – отрасль геологии, изучающая современное строение земной коры и обусловившие его процессы – движения, деформации, разрывы.

Важнейшей задачей тектоники является изучение структур, возникающих в результате деформации земной коры, а также изучение различных форм залегания изверженных пород. Второй задачей тектоники является анализ тектонических движений, создавших современную структуру земной коры. Третьей задачей геотектонических исследований является установление причин тектонических движений и их связи с вулканизмом, интрузивной деятельностью, сейсмичностью.

Геотектонические гипотезы могут быть разделены на 2 группы:

Гипотезы мобилизма;

Гипотезы фиксизма.

Гипотезы мобилизма предполагают крупные горизонтальные перемещения материковых глыб (платформ)земной коры друг относительно друга под действием подкоровых конвекционных течений.

Гипотезы фриксизма исходят из предположения о почти неизменном географическом расположении отдельных глыб (платформ) земной коры и преобладающей роли вертикальных движений.

В настоящее время рассматривается такая гипотеза возникновения тектонических явлений. Земля представляет собой как бы недоразвитую звезду из-за своих небольших размеров, исключающих возможность полноценного проявления атомных процессов. Только в центральных областях Земли они реализуются. Здесь увеличивается плотность ядра за счет разрушения электронных оболочек и «переупаковки» атомов. Радиоактивные процессы внутри земного шара ведут к постепенному накоплению тепла. При этом происходят 2 противоположных явления:

С одной стороны – уменьшение Земного шара за счет переуплотнения его ядра;

39

С другой стороны – увеличение объема Земного шара за счет его теплового расширения; Эти два явления в различных областях находятся в разной пропорции

своего воздействия на Земной шар. Это и является тектонических процессов:

В одних областях Земного шара происходит опускание поверхности, в других – поднятие;

Происходит разрыв мощных пластов метаморфических пород, что вызывает землетрясение, вулканизм, магматизм. Погружение континентов ведет к наступлению моря (трансгрессия

моря). Это эпоха в жизни Земли называется эпохой эволюции (покоя). Развиваются эндогенные (внутренние) процессы.

Вконце концов, накопленное недрах Земли тепло, в той или иной мере израсходуется и в жизни Земли наступает новая эпоха – эпоха тектонической революции. В этот период наступает сжатие (контракция) Земли, а его кора в силу малой жесткости и соответственно следованием за сокращающимся объемом земного шара как бы «коробится», деформируется и сминается в складки (эпоха орогенеза). Многие участки суши выходят на поверхность воды. Море отступает (регрессия моря). Вслед за этим наступает похолодание. С этого момента начинается интенсивное проявление всякого рода экзогенных процессов (внешних). При этих процессах горные породы, слагающие поверхность Земли, разрушаются (или растворяются), образуя громадные массы продуктов выветривания, которые переносятся водой и ветром. В процессе их отложения (седиментации) образуются горные породы, называемые осадочными.

Таким образом «эпоха» эволюции и тектонических революций сменяли друг друга на протяжении геологической истории Земли. Эпохи эволюции (постепенного накапливания тепла внутри Земли) продолжались десятки и сотни миллионов лет. Эпохи революций были более короткими с бурным проявлением тектонических процессов (горообразование, складчатости).

Вистории Земли выделяют такие основные горообразовательные циклы (тектонические революции):

1.Калидонский – в кембрийском-силурийском периодах (палеозойская эра). Горообразования, связанные с формированием Саян, Забайкалья, гор Чукотки, север Тянь – Шаня.

2.Герцинский – в пермском и начале триасового периода (мезозойская эра). В это время формируется Урал, горы ТяньШаня, Алтай.

40