Как показывают последние данные, состав океанической коры настолько постоянен, что его можно считать одной из глобальных констант, так же как состав атмосферного воздуха или среднюю соленость морской воды. Это является свидетельством единства механизма ее образования.
Важным обстоятельством, отличающим земную кору от других внутренних геосфер, является наличие в ней повышенного содержания долгоживущих радиоактивных изотопов урана 232], тория 237Тп, калия 40К, причем их наибольшая концентрация отмечена для «гранитного» слоя континентальной коры, в океанической же коре радиоактивных элементов ничтожно мало.
вулканы
Океан
шт
' ^~^1/'}2) Плавление
Рис. 2. Схематический разрез зоны пододвигания океанической литосферы
Литосфера— это оболочка Земли, объединяющая земную кору и часть верхней мантии. Характерным признакРм литосферы является то, что в нее входят породы в твердом кристаллическом состоянии и она обладает жесткостью и прочностью. Вниз по разрезу от поверхности Земли наблюдается Рост температуры. Расположенная под литосферой пластичная оболочка мантии — астеносфера, в которой при высоких температурах вещество частично расплавлено, и вследствие этого в отличие от литосферы астеносфера не обладает прочностью и может гшастично деформироваться, вплоть до способности течь даже под действием очень малых избыточных давлений (рис. 2, 3). В свете современных представлений, согласно теории тектоники литосферных плит, установлено, что литосферные плиты, который слагают внешнюю оболочку Земли, образуются за счет остываний и полной кристаллизации частично расплавленного вещества астеносферы, подобно тому, как это происходит, например, на реке при замерзании воды и образовании льда в морозный день. Следует отметить, что слагающий верхнюю мантию лерцо-лит обладает сложным составом, в связи с чем вещество астеносферы, находясь в твер-
дом состоянии, механически
ослаблено настолько, что способно проявлять ползучесть. Это показывает, что астеносфера в масштабах геологического времени ведет себя как вязкая жидкость. Таким образом, литосфера способна к движению относительно нижней мантии за счет ослабленности астеносферы. Важным фактом, подтверждающим возможность перемещения литосферных плит, является то, что астеносфера выражена глобально, хотя ее глубина, мощность и физические свойства варьируют в широких пределах. Мощность литосферы меняется от нескольких километров под рифтовыми долинами срединных океанических хребтов до 100 км под периферией океанов, а под древними щитами мощность литосферы достигает 300—350 км.
Глава 2
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Земная кора имеет два основных источника тепла: от Солнца и от распада радиоактивных веществ в своей нижней части на границе с верхней мантией. В недрах же Земли температура увеличивается с глубиной от 1300 °С в верхней мантии до 3700 °С в центре ядра. Увеличение температуры происходит по адиабатическому закону: оно зависит от сжатия вещества под давлением при невозможности теплообмена с окружающей средой.
В земной коре различают три температурные зоны: /—переменных температур; // — постоянных температур; /// — нарастания температур (рис. 4). Изменение температур в зоне переменных температур определяется климатом местности. Суточные колебания практически затухают на глубинах около 1,5 м, а годовые (сезонные) — на глубинах 20—30 м. Для средних широт характерна кривая а (летний период) и кривая б (зимний период). В зимний период в зоне / образуется также подзона промерзания
е со
1° ФП
у. '
Л
III
(1А), где температура опускается ниже 0 °С. Мощность этой подзоны зависит от климата, типа горных пород и колеблется от нескольких сантиметров до 2 м и более.
При строительстве необходимо устанавливать наличие на стройплощадках подзоны 1А и величину глубины промерзания земли. Для реше-
Рис. 4. Зоны температур НИЯЭ™ХвопросовИСПОЛЬЗУЮТ три
в земной коре пути: 1) по соответствующей карте в
(П — поверхность Земли) СНиПе определяют наличие подзо-
ны и глубину промерзания; величину промерзания при этом корректируют по типу горных пород, например песок промерзает больше, чем глина; 2) величину промерзания можно определять по формулам или 3) использовать многолетние (более 10 лет) наблюдения за промерзанием земли в данном районе.
Знание величины промерзания позволяет строителям определять необходимую глубину заложения фундаментов объектов и подземных водонесущих коммуникаций.
По мере углубления в землю влияние сезонных колебаний температур уменьшается и на глубине примерно 15—40 м находится зона постоянной температуры, которая соответствует среднегодовой температуре данной местности. Под Москвой эта зона начинается на глубине 20 м, около Санкт-Петербурга с 19,6 м.
Зона постоянных температур может быть использована при различных видах подземного строительства.
В пределах зоны /// температура с глубиной возрастает. Величина нарастания температуры на каждые 100 м глубины называется геотермическим градиентом, а глубина, при которой температура повышается на 1 "С, — геотермической ступенью. Теоретически средняя величина этой ступени составляет 33 м. Непосредственные измерения показали, что величина геотермической ступени на разных участках Земли колеблется довольно в широких пределах: Мончетундра — 6,54 м, Донецкий бассейн — 30,68 м и т. д.
Закономерное нарастание температуры с глубиной справедливо лишь до некоторой глубины. Исследования последних лет показали, что в Москве на глубине 1630 м она достигает +41 °С, а в Прикаспии на глубине 3000 м — уже +108 °С.
Нарастание температуры с глубиной следует учитывать при проектировании сооружений глубокого заложения, особенно при активно развивающемся в последние годы освоении подземного пространства городов, хранилищ различного рода промышленных отходов, особенно радиоактивных, при строительстве метрополитенов.
Глава 3
МИНЕРАЛЬНЫЙ И ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЙ СОСТАВ
ЗЕМНОЙ КОРЫ
Земная кора сложена горными породами. Минералы входят в состав горных пород, хотя иногда создают и свои отдельные скопления. Прежде чем дать характеристику минералам и горным породам, следует заметить, что в строительном производстве
одновременно используют минеральные образования как природного, так и искусственного происхождения. Поэтому после описания минералов даются некоторые сведения по искусственным минералам, а после горных пород — по техническим каменным материалам. Минералы изучает наука минералогия, а горные породы — петрография.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Средний химический состав земной коры
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Ананьев, В.П.
А 64 Инженерная геология: Учеб. для строит, спец. вузов / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов.— 3-е изд., перераб. и испр.— М.: Высш. шк., 2005.— 575 с: ил.
15ВИ 5-06-003690-1
Рассмотрены
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМЛИ
Солнечная система состоит из небесных тел. В нее входят: Солнце, девять больших планет, в том числе Земля, и десятки тысяч малых планет, комет и множество метеорных тел. Солнечная система — сложны
КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЛОБАЛЬНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМЛИ
Происхождение планет Солнечной системы и их эволюция активно изучались в XX в. в фундаментальных работах О.Ю. Шмидта, В.С. Сафронова, X. Аль-вена и Г. Аррениуса, А.В. Витязева, А. Гингвуда, В.Е. Х
ФОРМА ЗЕМЛИ
Форма Земли обычно именуется земным шаром. Установлено, что масса Земли равна 5976 • 1021 кг, объем 1,083 • 1012 км3. Средний радиус 6371,2 км, средняя плотность 5
СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ
В общем виде, как установлено современными геофизическими исследованиями на основании, в частности, оценок скоростей распространения сейсмических волн, изучения плотности земного вещества, массы З
МИНЕРАЛЫ
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 проце
Твердость минералов
Эталонный минерал
Твердость по шкале Мооса
Число истинной твердости, МПа
Визуальный признак твердости
Твердость п
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Горные породы представляют собой природные минеральные агрегаты, которые «рождаются» в земной коре. Каждой породе свойственно известное постоянство химического и минерального состава, структуры, а
Магматические горные породы
Происхождение и классификация. Магматическими (или изверженными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли ил
Осадочные горные породы
Происхождение осадочных пород.Любая находящаяся на земной поверхности порода подвергается выветриванию, т. е. разрушительному воздействию воды, колебаний температур и т. д. В рез
Метаморфические горные породы
Происхождение метаморфических пород.На земной поверхности одним из важнейших процессов является процесс выветривания (разрушения горных пород). Глубже располагается зона цементаци
Технические каменные материалы
Происхождение этих материалов связано с технической деятельностью человека, в частности со строительным производством. Они в известной мере являются аналогами природных горных пород. Эти материалы
Происхождение искусственных технических камней (материалов).
По характеру процессов образования они во многом аналогичны природным процессам (генезису), в которых формируются минералы и горные породы. Так, шамот, фарфор, динас, керамика и цементный клинкер
КРАТКИЙ ОЧЕРК СОВРЕМЕННОЙ ТЕОРИИ ТЕКТОНИКИ ПЛИТ
В начале XX в. проф. Альфред Вегенер выдвинул гипотезу, которая послужила началом разработки принципиально новой геологической теории, описывающей формирование континентов и океанов на Земле. В нас
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ
Проведенное данное рассмотрение тектонических движений в наибольшей степени применимо к внутриплитной тектонике, с некоторыми обобщениями.
Тектонические движения в земной коре проявляются
СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Сейсмические (от греческого — сотрясение) явления проявляются в виде упругих колебаний земной коры. Это грозное явление природы типично районам геосинклиналей, где активно действуют совре
Последствия землетрясений
Колебания земли отмечаются приборами
В отдельных случаях ощущается людьми, находящимися в спокойном состоянии
Колебания земли отмечаются некоторыми людьми
Землетрясение
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ГРУНТОВЕДЕНИЯ
Грунтоведение — это наука о грунтах. Понятие «грунт» до сих пор является неоднозначным, вокруг него ведется много споров, и до конца вопрос определения этого термина еще не решен.
Н
СОСТАВ ГРУНТОВ
Химический и минералогический состав грунтов.Химический состав грунтов является одной из важнейших характеристик, определяющих их свойства и состояние. При обычных исследо
СТРОЕНИЕ ГРУНТОВ
Общие понятия.Под строением грунтов понимают совокупность их структурно-текстурных особенностей, т. е. их структуру и текстуру.
Термины «структура» и
СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ
В последнее время специалисты в инженерной геологии уделяют большое внимание такой важной категории оценки грунтов, как их состояние. Понятие «состояние грунтов» мы уже рассматривали, здесь попыт
Количественные характеристики гранулометрического состава.
При характеристике гранулометрического состава используют такие показатели, как эффективные диаметры й?60 и й?ш, т. е. диаметры частиц, меньше которых в грунте содержится по
Техногенные грунты
Класс
Подкласс
Группа
Подгруппа
Тнн
Вид
Разновидность
Техноген-
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Как было показано выше, каждый фунт имеет свои, только ему присущие строительные свойства. В оценке свойств фунтов, входящих в расчеты оснований фундаментов, наибольшее значение имеют физико-механ
Дисперсных грунтов
Характеристика
Способ определения в лаборатории или по расчетной формуле
Гранулометрический состав грунтов, мм
Влажность природ
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Грунты определяют устойчивость возводимых на них зданий и сооружений, поэтому необходимо правильно определять характеристики, которые обусловливают прочность и устойчивость грунтов при их взаимод
ПРИРОДНЫЕ СКАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
На равнинах скальные фунты обычно располагаются на некоторой глубине под толщей осадочных пород, на поверхность земли они выходят редко. Широкое развитие эти фунты имеют в горных районах, где расп
Свойства скальных грунтов
Характеристика свойств
Состояние грунтов
Показатели характеристик
Временное сопротивление одноосному сжатию Л,., М
ПРИРОДНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ ГРУНТЫ
Грунты этого класса имеют самое широкое распространение на поверхности земной коры, именно с ними практически постоянно связано строительство самых разнообразных объектов.
Дисперс
Свойства несвязных грунтов
Крупнообломочные фунты (обломки горных пород размером более 2 мм) — дресва, фавий, галечник. Эти фунты залегают локальными массивами, имеют небольшую мощность, располагаются в основном в долинах
Свойства связных грунтов
К связным грунтам относятся осадочные породы трех типов:
• минеральные;
• органоминералъные;
• органические.
Наибольшее распространение на земно
Значения
Супеси
Суглинки и глины
Твердые, /1
<0
Твердые, У/, < 0
ПРИРОДНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ ГРУНТЫ
К органоминеральным фунтам относятся илы, сапропели и заторфованные земли.
Органоминералъные грунты представляют собой своеобразные осадочные образования, которые часто занимают бол
ПРИРОДНЫЕ МЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ
Мерзлые грунты в технической литературе часто именуют «криогенными» (криос, гр. — холод, лед). Для грунтов этого класса характерны структуры с криогенными связями, т. е. структуры, скреплен
ТЕХНОГЕННЫЕ ГРУНТЫ
Выше, при описании горных пород, мы уже останавливались на искусственных, в том числе и техногенных, образованиях. Здесь же мы сосредоточимся на грунтоведческой характеристике техногенных грунтов.
Разновидности
Скальные
Скальные
Полускальные
Природные образования, измененные в условиях естественного залегания
Измененные физи
Скорость оседания поверхности земли
Глубина заложения подземных выработок, м
Средняя скорость осадки, мм/сут
До 100 100-200 200-300 300—400
16 8 3 2
И СООРУЖЕНИЙ
В этом разделе сначала дается описание инженерно-геологических исследований, которые необходимо проводить на территории будущего строительства; затем показывается содержание инженерно-геологичес
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
АБРАЗИЯ[лат. аЬгазю — соскабливание] — разрушение волнами, прибоем и течениями берегов морей, озер и крупных водохранилищ. В результате А. могут образовываться террасы абраз
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
' ^~^1/'}2) Плавление
Новости и инфо для студентов