Геология как наука. Предмет изучения геологии. Разделы геологии

Геология как наука. Предмет изучения геологии. Разделы геологии.

Геология – наука о строении и развитии Земли, о геологических процессах, в результате которых формировалась земная кора, о развитии жизни на Земле.

Начало геологических знаний уходят в далекое прошлое. Археологические раскопки показывают, человек в качестве орудий труда и охоты использовал использовал твердые камни: кремень, абсидиан и др.

В бронзовом веке человек выплавлял из руд медь и олово. В железном веке – железо. Находки египетских пирамиды, остатки древних городов показывают, что в далеком прошлом человек для своих целей использовал месторождения соли, гончарных глин, строительного камня и др.

В настоящее время человек обладает знаниями о строении Земли. Глубина приблизительно 12 км. – отметка скважины (Кольская) в нашей стране при ярославских ученых. Современные методы – геофизический, космический и др., человек получил информацию о строениях более глубоких горизонтов Земли.

Гидрогеология – наука о подземных водах, изучающая их происхождение, распространение, условия залегания, взаимодействие с водовмещаемыми пародами, законы движения, формирование химического состава и др.

Инженерная геология – наука, изучающая современное состояние и динамику поверхностных слоев Земли, связи с инженерной деятельностью человека. В ее задачу входит изучение тех процессов и явлений (осыпи, карст, наледи, … ), которые определяют условия возведения инженерных сооружений (мостов, зданий, дорог, … ) и характер мероприятия, обеспечивающий устойчивость земных масс (насыпи, дамбы, … ).

 

Земля в мировом пространстве. Основные гипотезы происхождения Земли.

Гипотезы о происхождении земли: 1 гипотеза: Кант, Лапласт. «Горячего» происхождения планет солнечной системы.… 2 гипотеза: Шмитт. «Холодного» происхождения Земли. Все планеты сформировались из космической пыли, вовлеченной в…

3.

4.

5.

6.

Магматические горные породы.

Глубинные породы характеризуются кристаллическим строением, поверхностные породы могут иметь скрытокристаллическую (аморфную) парфировую (на фоне… По содержанию свободного кремнезема данные породы делятся на 4 группы: · Кислые более 65% (гранит)

Метаморфические горные породы

Формы залегания метаморфических пород Так как исходным материалом метаморфических горных пород являются осадочные и… Состав метаморфических пород

9.

10.

Основные единицы геологической хронологии и соответствующие им толщи горных пород. Эры, периоды, эпохи, века

Геохронологическая таблица

Эра (группа)	Период (система)	индекс	Эпоха (отдел)	индекс	Цвет на картах	Возраст
Кайнозойская KZ	Четвертичный(ая)	Q	Современная Поздняя Средняя Ранняя	Q1 Q2	Желтовато-серый	1,5-2
Неогеновый(ая)	N	Поздняя,или плиоценовая Ранняя или миоценовая	N2 N1	желтый
Палеогеновый(ая)	P	Поздняя, или олигоценовая Средняя,или эоценовая Ранняя,или палеоценовая	P3 P2 P1	Оранж-желтый
Мезозойская MZ	Меловый(ая) Юрский(ая) Триасовый(ая)	K I T	1Поздняя.Ранняя (2ПоздняяСредняя Ранняя)(3Поздняя средняя ранняя)		зеленый синии фиолетов
Палеозойская PZ	Пермский(ая) Каменноугольный девонский	P C D	Поздн ранняя Поздн средн ранн Позд средн ранн		Оранж.жел серый коричнев
Силурийский Ордовикский кембрийский	S O E	Поздн ранняя Поздн средн ранн Позд средн ранн		Сер-зелен Коричн-зел Сине-зелен
Протерозойская PR					розов
Археозойска AR					сир-розов

Четвертичные индексы

а- аллювиальные, b-болотные, c-коллювиальные, d-диливиальные, е- элювиальные, f-флювиогляциальные, g-гляциальные. M-морские

 

Понятие о геологических картах и профилях.

Геологический профиль - представляет собой разрез верхних слоев земной коры вдоль выбранного направления в пределах заданной глубины. По назначению геологические карты делятся на: 1. Обзорные-мелкомасштабные - характеризующие геологическое строение больших площадей, масштаб от 1:500000 и…

Геологические процессы и явления. Роль геологических процессов в формировании земной коры и рельефа поверхности Земли. Классификация геологических процессов, их взаимосвязь и единство.

Геологические процессы - природные процессы, обуславливающие формирование и развитие земной коры. Движущая сила этих процессов-солнечное тепло, тепло недр Земли и ее гравитационная энергия.

В зависимости от источников энергии геологические процессы делятся на:

· Экзогенные (из вне рожденные)

· Эндогенные (из внутри рожденные)

Первые протекают в слоях близких поверхности Земли или на самой поверхности. Вторые-в недрах земной коры.

Внутренние геологические процессы. Магматизм.

Делятся на магматизм, метаморфизм, тектонические движения, землетрясения. Магматизм – процесс, связанный с образованием и движением магм, а также… Магма - природный огненожидкий расплав силикатного состояния насыщенный газами, образующимися в верхних слоях мантии…

Тектонические движения. Основные тектонические структуры.

Землетрясения. Причины их возникновения и регистрация. Шкала землетрясений. Представление о сейсмичности Земли и территории РФ.

Землетрясения бывают: · Вулканические · Происходящие от обвалов

Метаморфизм. Его виды и обуславливающие причины.

Под денудацией понимается совокупность процессов сноса продуктов разрушения горных пород, создаваемых в основном выветриванием. Она проявляется… Выветривание представляет собой процесс изменения (разрушения) горных пород и… Продукты выветривания горных пород, накапливающиеся на месте своего образования, называются элювиальными продуктами…

Геологическая деятельность дождевых, талых и поверхностных текучих вод. Строение речной долины.

Схема Речной Долины  

Геологическая деятельность льда и снега.

Скорость падения снежных лавин достигает 100 и более км/ч. При своем падении снежные лавины срезают со склонов снежные массивы увлекая за собой… Ледниковые отложения - геологические отложения, образование которых…  

Озера и болота. Их геологическая роль. Озерные (лимнические) и болотные отложения. Их состав, условия залегания и свойства.

По площади некоторые озера очень небольшие, зато другие характеризуются огромным размером поэтому называются морями (Каспийское, Мертвое). Наука,… По происхождению котловин выделяют следующие виды озер: тектонические,… Геологическая деятельность озер начинается с разрушения и выполаживания берегов. Особенно интенсивно эти процессы…

Геологическая деятельность моря. Абразия. Морские отложения, их распространение, условия залегания и состав. Континентальный шлейф. Диагенез осадков.

1) Силы удара морской волны 2) Крутизны берегового склона 3) Состава парод слагающих берег

Геоморфологические и четвертичные отложения. Типы и свойства четвертичных отложений. Основные типы рельефа.

Взаимодействие – эндо- и –экзо- генных процессов приводит к образованию на поверхности Земли различных типов рельефов. Геоморфология - наука, изучающая рельеф, его происхождение, развитие, связь с… По происхождению различают следующие типы рельефов:

Гидрогеология. Разделы гидрогеологии и их значение.

Гидрогеология - наука, изучающая подземные воды, их происхождение, распространение, состав, режим, взаимодействие с водовмещающими породами, законы движения.

В настоящее время гидрогеология - комплексная наука, состоящая из ряда разделов:

· Общая гидрогеология (изучает распространение подземных вод, их историю, состав, режим)

· Динамика подземных вод (изучает законы движения подземных вод в естественных условиях и при их эксплуатации)

· Региональная гидрогеология (дает общую характеристику, количественную и качественную оценку подземных вод по отдельным регионам)

· Прикладная гидрогеология (обслуживает отдельные отрасли хозяйства: рудничная отрасль, нефтяная…)

Главная цель в гидрогеологии – исследовательский поиск новых запасов подземных вод.

27.

28.

Происхождение и классификация подземных вод. Воды ювенильные, инфильтрационные, конденсационные и седиментационные.

Подземные воды по происхождению:

· Инфильтрационные (образовались в результате просачивания части атмосферных осадков и поверхностных вод в толще горных пород).

· Конденсационные (сформировались в пустотах горных пород в результате конденсации парообразной влаги)

· Седиментационные (захороненные в толще осадочных пород в ходе седиментации (осадконакопления) терригенных осадков).

· Ювенильные (образовавшиеся в результате взаимодействия кислорода с водородом из вулканов при их извержении)

Считается, что первоначально на земле появились ювенильные воды, а все остальные при их многократном участии в обороте воды в природе.

Классификация подземных вод производится по различным признакам:

· Воды содержащиеся в порах - поровые, а в скальных трещинах – трещиновые

· По возрасту водовмещающих пород – каменноугольные, четвертичные

· По происхождению этих пород – аллювиальные, флювиогляциальные

· По гидравлическим признакам безнапорные (грунтовые) и напорные (артезианские)

 

Классификация подземных вод по условиям залегания, гидравлическим признакам, типу скважности водосодержащих пород.

Основные виды подземных вод и их характеристика

1 По условиям залегания

a. Почвенные

b. Почвогрунтовые (верховодка) – небольшие скопления вод сезонного характера залегающие выше постоянного уровня грунтовых вод на отдельных линзах водонепроницаемых пород встречающихся в водопроницаемой толще.

c. Грунтовые – воды выдержанного по распространению водоносного слоя, залегающие на первом водоупоре от поверхности земли. Гидравлически связаны с реками и имеющие свободную поверхность. (рисунок в лекциях). Давление на их поверхности равно атмосферному. Характеристика:

i. Залегают на первом выдержанном водоупоре.

ii. Как правило безнапорные кроме случаев локального напора.

iii. Область питания совпадает с областью залегания

iv. Минерализация и другие характеристики подвержены систематическим колебаниям.

v. Сток грунтовых вод соответствует рельефу

d. Артезианские – подземные воды, залегающие между двумя водоупорами внутри водовмещающего слоя (рисунок в лекциях). Характеристика:

i. Наличие напора

ii. Достаточно стабильный режим

iii. Разнообразный состав (встречаются как пресные, солёные, рассолы)

iv. Приурочены к отрицательным структурам земной коры (синклиналям)

v. Область питания не совпадает с областью залегания и может быть удалена от неё на 10тки и даже 100тни километров.

Передвигаются под действием молекулярных, капиллярных сил и сил тяжести.

Зональность подземных вод

Подчиняются закону географической зональности, их распределение зависит от современного климата.

Зональными называют грунтовые воды, особенности залегания, состава, питания и режима которых зависят от климата и сочетания геоморфологических, почвенно-ботанических и литологических факторов. Эти воды широко распространены и залегают широкими полосами.

 

Физические свойства, химический и газовый состав подземных вод.

1 Температура - (от -5 (в зоне вечной мерзлоты) до +100 и выше (в Гейзерах)) грунтовые воды обычно находятся в диапазоне от +5 до +15, зависит от… 2 Цвет - зависит от растворённых в воде веществ. (белый – примесь мела,… 3 Запах - придают растворённые в ней минеральные вещества и другие вещества, так особый запах имеют болотные воды…

Основные виды и законы движения подземных вод.

Движение зависит от свойств горных пород, степени насыщенности и делится на: 1 Гравитационное. Движение части атмосферных осадков, небольшими порциями,… 2 Не гравитационное. Характерен для физически связанной воды, он присущ мелкодисперсным (глиняным) породам.

Запасы и ресурсы подземных вод.

Эксплуатационные запасы - объем воды в (м3/сутки ) который может быть извлечен рациональными в технико-экономическом отношением водозаборными… Если при использовании подземного горизонта не выходить за пределы… Эксплуатационные запасы обеспечиваются:

Инженерная геология как наука. Классификация и строительные свойства грунтов. Показатели физико-механических свойств грунтов.

Инженерная геология – наука, изучающая современное состояние и динамику поверхностных слоев Земли, связи с инженерной деятельностью человека. В ее задачу входит изучение тех процессов и явлений (осыпи, карст, наледи), которые определяют условия возведения инженерных сооружений (мостов, зданий, дорог) и характер мероприятий, обеспечивающий устойчивости земляных масс.

Грунты – горные породы, частью превращенные в почву, частью являющиеся подстилающими почву слоями, расположенную в зоне выветривания, которые могут служить естественными основаниями или материалом для инженерных сооружений.

В зависимости от степени разрушения и других важных в строительном отношении свойств, грунты могут быть разделены на:

1. Скальные – магматические, метаморфические или осадочные породы с жесткой связью между кристаллами залегающие в виде спайного или трещинного слоя.

2. Крупнообломочные – несцементируемые грунты, содержащие более 50% по массе частиц кристаллических или осадочных пород, размером более 2 мм.

3. Песчаные – сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие пластичностью (<1) и содержащие менее 50% по массе частиц, размером более 2 мм.

4. Глинистые – связные в сухом состоянии грунты с числом пластичности >1.

Почвы – поверхностный слой грунтов, обогащенный органическими веществами, т.е. обладающий плодородием.

Полускальные - сильновыветрелые скальные грунты и такие осадочные грунты как гипс и мергель.

Искусственный грунт – грунт, созданный в результате производственной деятельности человека или грунт, свойства которого человеком улучшено.

Грануло-метрический состав грунта – относительное (%) содержание в нем группы частиц или фракций грунта различной крупности по отношению к абсолютно сухой массе.

К основным физико-механическим свойствам грунтов относятся:

· Плотность – отношение массы твердой фазы грунта к массе воды равного объема при t=4°С.

· Влажность – отношение массы, содержащейся в грунте воды к массе абсолютно сухого грунта. Величина переменная. Чем грунт более мелкозернистый тем более широких пределах может изменяться его влажность.

· Объемная масса – масса единицы объема грунта, включая воду, содержащ в его парах. Является переменной величиной и зависит от влажности и плотности грунта.

· Пластичность – способность грунта изменять свою форму под нагрузкой без разрыва сплошности массы и сохраняя форму после снятия деформации. Характерно для глинистых пород.

Она появляется в определенном диапазоне влажности, называется числом пластичности

Wт – границы текучести или влажность при которой грунты из пластичного состояния переходят в текучее.

Wр – границы раскатывания (влажность) при которой грунты из пластичного состояния переходят в твердое.

В зависимости от числа пластичности глинистые породы можно разделить на:

· Супеси ()

· Сугленки ()

· Глина ()

Липкость – способность грунта прилипать к предметам (г/см2). Оценивают усилие необходимое для отрывания прилипшего предмета от грунта.

Набухание – способность грунта увеличивать свой объем при впитывании воды. Зависит от содержания в грунте колоидных частиц, которые притягивают молекулы воды.

Усадка – способность грунта уменьшаться в объеме при высыхании. Таким образом усадка – свойство противостоять набуханию

 

35. Инженерно-геологические процессы и явления. Карст, суффозия и плывуны.

Инженерно-геологические процессы - процессы, развитие которых связано с возведением сооружений и с наличием в земной коре пород определяемого состава и состояния (доуплотнение рыхлых пород под нагрузками - осадки; доуплотнение лессов при замачивании - просадки; выщелачивание хорошо растворимых. пород - карст; смещение глинистых пород на склонах - оползни и другие).

 

Карст (от нем. Karst, по названию известнякового плато Крас в Словении) — совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами (гипсами, известняками, мраморами, доломитами и каменной солью).

Развитие карста.

Наиболее характерны для карста отрицательные формы рельефа. По происхождению они подразделяются на формы, образованные путём растворения (поверхностные и подземные), эрозионные и смешанные. По морфологии выделяются следующие образования: карры, колодцы, шахты, провалы, воронки, слепые карстовые овраги, долины, полья, карстовые пещеры, подземные карстовые каналы. Для развития карстового процесса необходимы следующие условия: а) наличие ровной или слабо наклонной поверхности, чтобы вода могла застаиваться и просачиваться внутрь по трещинам; б) толща карстующихся пород должна иметь значительную мощность; в) уровень подземных вод должен стоять низко, чтобы было достаточное пространство для вертикального движения подземных вод; г) минерализация воды на входе в грунт, должна быть меньше растворимости породы.

Виды карста.

По глубине уровня подземных вод различают карст глубокий и мелкий. Различают также «голый», или средиземноморский карст, у которого карстовые формы рельефа лишены почвенного и растительного покрова (например, Горный Крым), и «покрытый» или среднеевропейский карст, на поверхности которого сохраняется кора выветривания и развит почвенный и растительный покров.

Карст характеризуется комплексом поверхностных (воронки, карры, желоба, котловины, каверны и др.) и подземных (карстовые пещеры, галереи, полости, ходы) форм рельефа. Переходные между поверхностными и подземными формами — неглубокие (до 20 м) карстовые колодцы, естественные туннели, шахты или провалы. Карстовые воронки или иные элементы поверхностного карста, через которые в карстовую систему уходят поверхностные воды, называются поноры.

Псевдокарст - существуют также формы, внешне очень похожих на карст. Они называются псевдокарстовыми формами. Одной из разновидностей псевдокарста является термокарст. Термокарст связан с таянием погребенного льда или протаиванием мерзлых пород в областях распространения вечной мерзлоты. Другой разновидностью является глинистый карст. Это глубокие подземные ходы и провалы, очень напоминающие настоящий карст, возникающие в сильно карбонатных суглинках и глинах при условии хорошо развитой трещиноватости.

Суффозия (от лат. suffosio — подкапывание) — вынос мелких минеральных частиц породы фильтрующейся через неё водой. Процесс близок к карсту, но отличается от него тем, что суффозия является преимущественно физическим процессом и частицы породы не претерпевают дальнейшего разрушения. Суффозия приводит к проседанию вышележащей толщи и образованию западин (суффозионных воронок, блюдец, впадин) диаметром до 10 и даже 100 метров, а также пещер. Другим следствием может быть изменение гранулометрического состава пород как подверженных суффозии, так и являющихся фильтром для вынесенного материала.

 

Наиболее широкое развитие суффозия получает в области распространения лёссов и лёссовидных суглинков, под склонами долин рек, часто по ходам роющих животных. Одним из необходимых условий суффозии является наличие в породе как крупных частиц, образующих неподвижный каркас, так и вымывающихся мелких. Вынос начинается лишь с определенных значений напора воды, ниже которых происходит только фильтрация. В карбонатных и гипсоносных песчано-глинистых отложениях и мергелях карст и суффозия могут проявляться одновременно. Это явление носит название глинистый карст или глинистый псевдокарст.

Плыву́н — насыщенный водой грунт (обычно пески или супеси), который способен разжижаться под механическим воздействием на него, при вскрытии их котлованами и другими выработками.

Мониторинг геологических процессов.

Инженерно-геологические изыскания при различных видах строительства. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям.

Инженерно-геологические изыскания могут проводиться на следующих стадиях: · до проектирования · в период строительства