Основы геологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Заочный факультет

Кафедра инженерная геология и геотехника

Контрольная работа

По дисциплине "Геология"

Выполнила: Гречанина Н.М.

Проверил: Емельянов С.Н.

Москва 2015

Содержание

1. Метаморфические горные породы. Виды метаморфизма. Примеры, свойства и применение пород

2. Геохронологическая шкала. Эра и периоды

3. Оползни типа "скол при просадке". Особенности геологического строения откоса и причины формирования. Защитные меры

1. Метаморфические горные породы. Виды метаморфизма. Примеры, свойства и применение пород

К метаморфическим относятся горные породы, образованные из пород магматического или осадочного происхождения под влиянием высокой температуры и давления и сопровождающих их химических процессов.

В результате воздействия на указанные породы процессов метаморфизма первоначальная их структура и текстура, а во многих случаях и минералогический состав коренным образом изменяются. Метаморфические породы могут также вновь подвергнуться процессам метаморфизма и вновь быть перекристаллизованными, если они окажутся в соответствующих термодинамических условиях.

Влияние метаморфизма на физико-технические свойства горных пород зависит от характера этих пород и обстановки, в которой протекают процессы метаморфизма. Под действием высоких температур происходит перекристаллизация и обжиг пород. Высокие давления приводят к их уплотнению, а если это направленное давление, то породы приобретают, кроме того, сланцевую структуру.

Химические процессы обычно сопутствуют указанным двум основным процессам метаморфизма. И их действие сводится в основном к изменению в той или иной мере вещественного состава метаморфизуемой породы.

В общем случае действие процессов метаморфизма на магматические и осадочные горные породы может привести к изменению их первоначальных свойств. метаморфизм геохронологический горный

Метаморфизация магматических пород, как правило, ухудшает их строительные свойства. В процессе метаморфизма в них обычно происходит перекристаллизация и перегруппировка составляющих их минералов с образованием полосчатых текстур. Прочность на сжатие в направлении слоев значительно меньше, чем прочность перпендикулярно слоям.

Процессы метаморфизма, кроме того, резко снижают прочность скальных массивов магматических пород за счет появления в них интенсивной трещиноватости.

Метаморфизация осадочных пород, наоборот, обычно улучшает их строительные свойства.

Вследствие пластичности минералов, входящих в состав скальных пород осадочного происхождения (кальцит, каменная соль, гипс, доломит и др.), процессы метаморфизма не вызывают в них появления заметной рассланцованности и трещиноватости даже в том случае, если имеет место направленное давление. Поэтому при метаморфизме скальных пород осадочного происхождения обычно образуются породы массивной текстуры и равномернозернистой структуры.

Зернистые породы, а также глина, обладающие в обычных условиях повышенной пористостью и относительно небольшой прочностью, в процессе метаморфизации повышают свою прочность, переходя в скальные или полускальные породы: пески- в кварциты; глины - в не размокающие в воде глинистые сланцы, филлиты и кристаллические сланцы.

По обстановке, в которой протекают процессы метаморфизма, различают региональный метаморфизм, динамометаморфизм (дислокационный метаморфизм) и контактный метаморфизм.

Породы регионального метаморфизма.

Это наиболее распространенный тип метаморфических пород. Обычно они обладают очень большой мощностью, значительной протяженностью.

Региональный метаморфизм развивается на больших глубинах, где давление от массы вышележащих пород очень велико. В процессе метаморфизма эти породы переходят в пластичное состояние и обычно образуют сланцеватые структуры. Если одновременно сказывается и действие температуры, то образуются массивные текстуры метаморфических пород (например, гнейсы).

Гнейсы по своему минералогическому составу соответствуют гранитам и нередко являются результатом их метаморфизации. Такие гнейсы называются ортогнеисами. Гнейсовидность гранитов может получиться и непосредственно в процессе кристаллизации магмы на больших глубинах. Однако чаще всего гнейсы образуются в результате метаморфизма осадочных пород (парагнейсы). Отличительной особенностью гнейсов является слоистообразное расположение цветных минералов.

Кристаллические сланцы могут образовываться из магматических (ортосланцы) и осадочных (парасланцы) пород. По минералогическому составу они аналогичны гнейсам, но в отличие от них рассланцованы.

Слюдяные сланцы состоят главным образом из кварца, чешуек слюды и хлорита. Порода имеет сланцевое сложение. При увеличении содержания кварца слюдяные сланцы переходят в кварцитовые сланцы.

Филлиты - тонкосланцевые породы с серебристым отливом на плоскостях сланцеватости. Филлиты постепенными переходами связаны с обыкновенными глинистыми сланцами, представляющими собой первую стадию метаморфизма глин.

Кварциты - чистые кварцевые песчаники, превращенные в условиях метаморфизма в монолитную скалистую горную породу.

Мрамор - известняк, претерпевший перекристаллизацию и состоящий из зерен кальцита различного размера. Мрамор имеет массивную равномерно-зернистую структуру.

Породы регионального метаморфизма в условиях своего природного залегания располагаются очень глубоко от поверхности земли. Однако в результате горообразовательных процессов они могут быть выведены на поверхность земли и служить объектом строительной деятельности человека.

Породы динамометаморфизма.

Под динамометаморфизмом понимают изменение структуры породы под действием давления, чаще всего в результате проявления горообразовательных процессов без участия высоких температур и магмы. Преимущественное распространение процессов динамометаморфизма получили горные складчатые сооружения. Вне складчатых горных сооружений динамометаморфизм проявляется главным образом вдоль линий разломов, где образуются своеобразные породы, состоящие из раздробленных и затем сцементированных обломков (тектониты) пород.

Наиболее распространенным типом пород динамометаморфизма в складчатых горных сооружениях являются глинистые сланцы - продукт различной степени метаморфизации глин. Сланцеватость сообщает такой породе способность раскалываться на тонкие слои, хотя это свойство выражено не у всех сланцев в одинаковой степени.

Наиболее характерной чертой сланцев является их способность быстро разрушаться под влиянием атмосферных условий с образованием на склонах рыхлой осыпи, состоящей из мелкого щебня.

Породы контактного метаморфизма.

Контактный метаморфизм проявляется на контакте магмы с вмещающими ее породами. В процессе внедрения магмы во вмещающие породы она прогревает их, а непосредственно вблизи контакта - обжигает и переплавляет. Зона измененных пород при этом оказывается не очень большой, так как интрузия с течением времени остывает, и процесс метаморфизма вмещающих пород прекращается.

При контактном метаморфизме характер пород определяется не только интенсивностью процессов метаморфизма, но и составом магмы. Отличительным признаком контактного метаморфизма является также уменьшение степени метаморфизации и соответствующая смена пород по мере удаления от поверхности контакта. Глинистые породы, удаленные от интрузивного массива в процессе контактного метаморфизма, переходят в глинистые сланцы со скоплениями новообразованных минералов. Вблизи контакта с интрузивным массивом те же глины перекристаллизовываются с образованием кварца и слюды, а в непосредственной близости от контакта в роговики - в плотную мелкокристаллическую породу, обладающую значительной устойчивостью к выветриванию.

В зоне контактного метаморфизма известняки перекристаллизовываются в мрамор, но имеют ограниченное площадное распространение.

Среди метаморфических пород для строителя представляют интерес мрамор, кварцит, глинистый сланец и гнейс.

Мраморы широко применяют для отделки зданий и общественных сооружений.

Цвет кварцитов белый, красный, темно-вишневый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров.

Гнейсы - слоистая порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации гранитов и других магматических пород при одноосном давлении. Поэтому гнейсы имеют слоистое (сланцеватое) строение, что облегчает их добычу и обработку, но снижает стойкость к выветриванию. Раскалываются гнейсы по слоям слюды.

Глинистый сланец образовался из глин в результате перекристаллизации в условиях одноосного давления и повышенных температур. Сланцы имеют темно-серый цвет и легко раскалываются на плоские плитки. Такие плитки, называемые шифером (от нем. schiefer - сланец), используются в качестве долговечного кровельного материала. Многие архитектурные памятники в Европе имеют сланцевую кровлю. В настоящее время сланцевые кровли стали популярны в коттеджном строительстве.

2. Геохронологическая шкала. Эра и периоды

Эволюция живых существ может быть понята только в контексте геологического времени.

Геохронологическая (стратиграфическая) шкала времени - это шкала относительного геологического времени, построенная на основе определенных палеонтологией и исторической геологией этапов формирования земной коры и жизни на планете. Она представляет собой последовательность стратиграфических элементов в порядке их образования, в виде полного составного идеального разреза всех земных отложений без пропусков и перекрытий и является эталоном для корреляции любых стратиграфических единиц. Границы между стратиграфическими элементами проводятся по событиям заметных эволюционных или геологических изменений. Учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору, называется геохронологией.

Различают относительную и абсолютную геохронологию.

Задачей относительной геохронологии является определение относительного возраста горных пород: определение, какие отложения, встречающиеся в земной коре, являются более древними, а какие более молодые. Есть несколько методов определения относительного возраста пород.

Первый метод - стратиграфический. Он исходит из вполне не ясных и логичных представлений, что каждый пласт осадочных пород образовался раньше того пласта, который его перекрывает.

Второй метод - палеонтологический. Он позволяет установить относительный возраст пород и произвести их сопоставление в геологических разрезах, относящихся к разным районам или регионам. Установление производится по характеру обнаруживаемых в пластах различных органических остатков (окаменелые морские раковины, кости животных, отпечатки листьев и т.д.).

Задачей абсолютной геохронологии является определение истинной продолжительности отдельных периодов и эпох в жизни Земли, а также ее геологического возраста в целом.

Геохронологический возраст горных пород определяется такими единицами измерения, как эра, период, эпоха и век.

Эра - крупнейший этап в истории развития Земли, в котором образовалась группа отложений. Различают пять эр (начиная с более древних): архейская, протерозойская, палеозойская, мезозойская и кайнозойская.

Каждая эра охватывает несколько периодов. Период соответствует времени образования системы горных пород. Периоды подразделяются на несколько эпох, которым соответствуют отделы пород. Эпохи подразделяются на века, которым соответствуют ярусы как совокупность пород, образовавшихся в тот или иной век.

Архейская (эра первичной жизни) и протерозойская (эра древнейшей жизни) эры наиболее удалены от нас по времени (около 1,5 млрд лет). В это время образовались самые древние породы, слагающие жесткий фундамент земной коры. Горные породы архейской эры носят только следы примитивных органических форм, свидетельствуя о зарождении в это время жизни на Земле. Протерозойская эра совпадает по времени с началом развития на Земле разнообразных водорослей, бактерий и беспозвоночных животных.

Палеозойская эра (эра древней жизни) - период времени, удаленный от нас примерно на 600 млн лет и продолжавшийся около 350 млн лет. Эта эра и относящиеся к ней породы изучены более детально. Палеозойская эра характеризуется буйным расцветом органической жизни в морях и океанах и выходом ее на сушу. На суше доминирующее значение приобретают крупные земноводные и в конце эры - первые пресмыкающиеся. В каменноугольном периоде эры пышное развитие получают древовидные папоротники, хвощи и др.

Палеозойская эра подразделяется на шесть периодов (начиная с более древних): кембрийский (Cm), ордовикский (О), силурийский (S), девонский (D), каменноугольный (С) и пермский (Р).

Мезозойская эра (эра средней жизни) продолжительностью 185 млн лет является временем расцвета на суше гигантских пресмыкающихся (гигантских ящеров - динозавров, летающих птеродактилей и др.). Растительный мир и мир насекомых в мезозое имеют некоторые черты, общие с нашим временем. На Земле в это время появляются первые представители млекопитающих и птиц, получивших развитие в следующей, кайнозойской эре.

Мезозойская эра подразделяется на три периода: триасовый (Т), юрский (J) и меловой (Cr).

Кайнозойская эра (эра новой жизни) - наиболее молодая (примерно за 40…50 млн лет до н.э.), сменившая мезозойскую эру. Жизнь в это время приобретает все более близкие к нашему времени формы.

Кайнозойская эра подразделяется на три периода: палеогеновый (Pg), неогеновый (N) и антропогеновый (Аp), или четвертичный (Q). Четвертичный период - последний период развития органического мира, во время которого появился человек.

Горные породы до четвертичного возраста называются коренными, а континентальные четвертичного возраста - покровными. В пределах коренных пород в общем случае более древние породы обладают большей, чем молодые, прочностью, а покровные образования четвертичного времени имеют прочность меньшую, чем коренные. Но прямой связи между возрастом пород и их прочностью не наблюдается, и иногда молодые породы обладают большей прочностью, чем древние.

В результате изучения возраста, состава, условий залегания и распространения горных пород составляются геологические карты, которые показывают выходы коренных пород на поверхность земли. Отложения четвертичного времени на геологических картах, как правило, не показывают; для них составляют специальные карты четвертичных (покровных) отложений. Делают это по той причине, что породы то до четвертичного времени в подавляющем большинстве случаев имеют морское происхождение и отличаются хорошо выявляемой закономерностью строения пластов, как в плане, так и по глубине. Породы же четвертичного возраста, наоборот, в большинстве случаев имеют континентальное происхождение (образованы в пределах суши). Эти породы отличаются крайне непостоянным составом, а границы их распространения обычно определяются существующим рельефом местности.

3. Оползни типа "скол при просадке". Особенности геологического строения откоса и причины формирования. Защитные меры

Оползнями называется смещение грунтов по склону под действием силы тяжести и при участии поверхностных и подземных вод.

Они широко распространены на склонах долин рек, берегов морей. Кроме того, они часто возникают в откосах котлованов, траншей, других искусственных выемок.

Оползни имеют громадное значение для строительства, т.к. часто являются причиной разрушения зданий, сооружений, железных и автомобильных дорог и т.д.

При изучении оползней различают следующие элементы оползневого склона:

1. Поверхность скольжения, по которой происходит отрыв и скольжение оползня.

2. Подошва оползня - линия пересечения поверхности смещения со склоном (базис оползня).

3. Бровка срыва - участок, где произошел отрыв оползня.

4. Оползневое тело - весь массив оползня.

5. Оползневые террасы - которые образуются при ступенчатом движении оползня.

Признаки оползней

1. Оползневые трещины в оползневом массиве.

2. Оползневой цирк - выемка на склоне, которая образуется в результате отрыва (амфитеатр).

3. Плоскость срыва.

4. Оползневые уступы

5. Заболоченность, из-за того, что при оползании нарушаются водоносные горизонты и образуются новые участки разгрузки подземных вод.

6. Пьяный лес

7. Взбугренность тела оползня.

8. Нарушение условий залегания грунтов.

9. Деформации сооружений.

Факторы, влияющие на образование оползней.

1. Высота и крутизна склона - чем выше и круче склон, тем более вероятно образование оползня.

2. Геологическое строение склона, особенно наклон слоев в сторону базиса.

3. Состав и свойства грунтов. Обычно оползни связаны с глинами. Кроме того, чем меньше прочность грунтов, тем более вероятен оползень.

4. Гидрогеологические условия, влияние которых сказывается в уменьшении прочности грунтов, и создание гидродинамического давления на склон.

5. Эрозионная деятельность рек.

6. Инженерная деятельность человека

Причины образования оползней.

бывают естественные и искусственные, которые можно разделить на 3 группы, определяющих характер и размеры мероприятий по борьбе с оползнями:

а) колебание базиса эрозии, например, падение уровня воды в реке;

б) размыв берегов рекой или волнами моря;

в) подрезка склона искусственными выемками.

2-я группа приводит к изменению строения и физ.-мех. свойств слагающих склон грунтов:

а) выветривание грунтов склона;

б) увлажнение грунтов;

в) частичное или полное разрушение отдельных блоков пород;

г) выщелачивание солей;

д) вынос частиц суффозией.

3-я группа причин - вызывающие дополнительное давление на склон:

а) искусственное нагружение склона при строительстве;

б) динамические нагрузки на склон;

в) сейсмические удары при землетрясениях.

В целом образование оползней происходит из-за комплекса причин.

Скол при просадке.

Просадка склона или откоса может быть вызвана отдавливанием из его толщи или основания слабых размягченных пород; истечением из толщи или основания слабых размягченных пород; истечением из толщи гидродинамически неустойчивых песков - плывунов; выщелачиванием гидрохимически неустойчивых растворимых пород (каменная соль, гипс, ангидрит и т.д.); наличием просадочных лёссовидных пород и пород с избытком пористости; оттаиванием вечномерзлого грунта. Во всех этих случаях откос или склон, лишаясь поддержки снизу, начинает работать как короткая консольная балка.

Вследствие слабого сопротивления горных пород растяжению и скалыванию происходит последовательный скол той или иной части массива толщи с неизбежным опусканием сколотого блока. Обычно сколотый блок не остается на месте. Подчиняясь увлекающему движению выдавленных или вытекших из толщи масс, эти блоки с очень незначительной скоростью перемещаются по склону.

Таким образом, наиболее типичной чертой рассматриваемой формы нарушения устойчивости склона или откоса является явное преобладание вертикальной составляющей деформации, т.е. опускание блока перед его боковым смещением. Сам скол происходит очень быстро. Если эти процессы развиваются в основании дорожной насыпи, то это приводит к локальным разрушениям конструкций обочин и дорожных одежд.

Рис.1. Скол при просадке.

Меры борьбы с оползнями.

Сложный комплекс мероприятий по борьбе с оползнями подразделяется на пассивные и активные меры.

Пассивные меры - это предупредительные меры. К ним относятся:

1. Запрещение подрезки склонов

2. Запрещение подсыпок и строительства в оползневой зоне

3. Запрещение производства взрывных работ

4. Ограничение скорости движения поездов вблизи оползневой зоны

5. Запрещение сброса на склон поверхностных вод

6. Запрещение уничтожения растительности на склоне.

Активные меры заключаются в инженерных способах борьбы. Они подразделяются на четыре группы.

1. Борьба с процессами, вызывающими оползание, т.е. с разрушающей работой морских волн и речной эрозией, замачиванием склонов поверхностными и подземными водами.

Для этого применяют берегоукрепительные работы, перехват поверхностных вод и подземных вод дренажными системами. Для повышения устойчивости склонов осуществляют их планировку.

2. Вторая группа активных мер направлена на удержание оползающих оползневых масс.

К ним относятся сваи, которые прорезают оползневое тело и входят в устойчивую часть склона. Чтобы не нарушить устойчивость склона при забивке, сваи погружают через пробуренные скважины. Сваи располагают в шахматном порядке.

3. Третья группа методов направлена на увеличение прочности грунтов на склоне. К ним относятся замораживание, силикатизация, цементация, др. методы. Эти методы применяются сравнительно редко.

4. Четвертая группа методов - это съем оползневых масс до устойчивых грунтов, иногда это наиболее эффективно. Метод довольно дорогой и трудоемкий. Применяется обычно для небольших оползней.

Для правильного и эффективного назначение того или иного противооползневого мероприятия прежде всего должна быть вскрыта природа наблюдаемого оползневого явления, иначе результат от этих мероприятий может оказаться неэффективным.

Размещено на Allbest.ru