Осадочные горные породы. Условия залегания осадочных горных пород. Общие свойства обломочных пород

осадочный горный порода

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения (выветривания) материнских пород, переноса и осаждения вещества с последующим образованием горных пород осадочного происхождения.

Осадочные горные породы, образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно, существуют в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры.

В составе литосферы на долю осадочных пород приходится лишь около 5 %, однако они занимают до 75 % площади поверхности Земли. Характерным для осадочных пород является слоистость залегания (их называют пластовыми) и в большинстве случаев более пористое строение и меньшая прочность, чем у плотных магматических пород. В зависимости от условий образования осадочные породы подразделяют на три группы: механические отложения (обломочные), химические осадки, органогенные отложения.

Механические отложения (рыхлые и цементированные) образовались в результате разрушения других пород под воздействием процесса выветривания (действие воды, ветра, колебаний температуры, замораживания и оттаивания и других атмосферных факторов). Даже самые прочные массивные магматические породы разрушаются, образуя обломки разных размеров: глыбы, куски и более мелкие частицы.

Наряду с механическими разрушениями в результате взаимодействия составных частей горных пород с веществами, находящимися в окружающей среде, может происходить химическое разрушение. Так, полевые шпаты под действием воды, содержащей диоксид углерода, разрушаются, образуя водные силикаты алюминия, в частности минерал каолинит, водный кремнезем и углекислые соли калия, натрия, кальция:

Продукты разрушения остаются на месте или чаще переносятся водными потоками, ветром, ледниками в другие места и после осаждения образуют рыхлые скопления пластов обломочных осадочных пород (песка, глины, гравия, природного щебня). Некоторые из них в последующем подвергаются цементированию природными цементами, выпавшими в толще рыхлых осадков из омывающих их растворов, образуя сплошные (сцементированные) горные породы различной плотности (песчаники, конгломераты, брекчии).

Химические осадки образовались в результате выпадения в осадок веществ, перешедших в состав водных растворов в процессе разрушения горных пород. Они являются следствием изменения условий среды, взаимодействия растворов различного состава и испарения (гипс, ангидрит, магнезит, доломит, известковые туфы).

Органогенные отложения -- породы, образующиеся в результате отложения отмирающего растительного мира и мелких животных организмов водных бассейнов. Многие морские организмы при жизни извлекают из воды соли кальция, растворенный кремнезем для построения своих скелетов, раковин, панцирей, стеблей. После отмирания, осаждаясь на дно и уплотняясь, они образуют пластовые отложения органогенных пород.

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов.

Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путем. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В.П.Батуриным (1932 г.), М.С.Швецовым (1934 г.) Л.В.Пустоваловым (1940 г.), В.И.Лучицким (1948 г.), Г.И.Теодоровичем (1948 г.), В.М.Страховым (1960 г.) и другими исследователями.

Однако для простоты изучения применяется классификация, в основе которой лежит генезис (условия образования) осадочных пород. Согласно ей выделяют обломочные (терригенные), химические (хемогенные), биохимические, органогенные и смешанные осадочные породы.

Генезис осадочных горных пород. Образование осадков, из которых возникают осадочные горные породы, происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах.

Процесс формирования осадочной горной породы называется литогенезом и состоит из нескольких стадий:

• - образование осадочного материала;
• - перенос осадочного материала;
• - седиментогенез - накопление осадка;
• - диагенез - преобразование осадка в осадочную горную породу;
• - катагенез - стадия существования осадочной породы в зоне стратисферы;
• - метагенез - стадия глубокого преобразования осадочной породы в глубинных зонах земной коры.

Дальнейшее разделение в пределах крупных генетических групп производится по вещественному и минеральному составу.

По условиям образования все породы этого генетического ряда делятся на ряд групп: обломочные, коллоидно-осадочные, хемогенные, биохимические и органогенные.

Обломочные горные породы. В основе группировки обломочных пород лежат структура (размер), степень окатанности частиц, характер и состав цемента, минеральный состав обломков. К породам этой группы относятся гравий, галька, щебень, пески и песчаники, алевролиты.

Коллоидно-осадочные горные породы. Наиболее типичными представителями коллоидно-осадочных пород являются глины, аргиллиты и глинистые сланцы. К породам коллоидно-осадочного происхождения относятся также многочисленные глиноземистые (латериты, бокситы), железистые, марганцевые (руды) образования. Текстуры и структуры этих пород землистые, пористые, оолитовые, бобовые и конкреционные.

Хемогенные горные породы. Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород.

Сульфатные породы представлены ангидритом и гипсом, галоидные - каменной солью и калийными солями - карналлитом и сильвинитом - образующими залежи калийных солей, имеющих большое промышленное значение.

Горные породы биохимического происхождения. В зависимости от состава выделяют кремнистые - трепел, опоки, некоторые яшмы; карбонатные - известняки, доломиты, мергели и фосфатные породы.

Кремнистые породы частично или полностью состоят из кремнезема или скелетов кремневых организмов. Встречаются они в виде пластов, прослоев, конкреций среди других осадочных пород.

Известняки сложены главным образов минералами группы кальцита и скелетами известняковых организмов.

Доломиты на 90-95% состоят из минерала доломита с небольшой примесью кальцита, халцедона, органического вещества.

Фосфатные породы представлены различными осадочными образованиями, содержащими не менее 10% Р2О5. С ними связаны промышленные месторождения фосфатов. Для всей этой группы пород характерны слоистые, конкреционные, оолитовые, сферолитовые, органогенные и обломочные текстуры и структуры.

Схематическая классификация осадочных горных пород по различным признакам приведена в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1. Классификация осадочных горных пород

Генетические группы пород
Обломочные
Рыхлые и слабо уплотненные	Обломки неокатанны: глыбы, щебень, дресва Обломки окатанны: валунники, галечники: крупные, средние, мелкие; гравий: крупный, мелкий.
Сцементированные	Обломки неокатанны: брекчия глыбовая, крупная, средняя, мелкая; дресвяник крупно- и мелкозернистый.
Коллоидно-осадочные
Коллоидно-осадочные породы глинистые: пластичные непластичные	Глины: каолинитовая, монтмориллонитовая, полимиктовая; Суглинок, глина сухарная, аргиллит.
Глиноземистые породы	Боксит, латерит.
Железистые породы	Бурый железняк.
Марганцовистые руды	Руда марганцовистая.
Хемогенные
Сульфаты	Гипс, ангидрит.
Галоидные	Соль каменная, соль калийная (сильвинит, карналлит).
Биохимические
Медистые	Медистый песчаник и алевролит.
Кремнистые	Диатомит, трепел, опоки, яшма, сланец кремнистый.
Карбонатные	Известняк, доломит, мергель.
Фосфатные	Фосфорит.
Органогенные
Ископаемые угли: гумусовые сапропелиты	Угли: бурый, каменный, антрацит. Сланец горючий.
Природные битумы	Озокерит, асфальт, асфальтит, керит.
Группа нефти	Нефть, природный газ.

Таблица 2. Классификация осадочных пород (По Шванов, Фролов и др., 1998.)

	Надкласс (группа)	Класс, семейство, род
Обломочные породы	Кластолиты	Псефитолиты	Галечник
Псаммиты	Песчаник среднезернистый
Алевролиты
Силикатные породы	Силикаты	Пелитолиты
Несиликатные породы	Оксидно-гидроксидные породы
Ферритолиты
Манганолиты
Силициты
Фосфатолиты и фосфоролиты	Фосфорит
Карбонатолиты	Известняк
Галолиты	Сильвинит
«Малые породы»
Органические породы	Карболиты	Карболит
Битумолиты
Графитолиты	Графитолит

Таблица 3. Классификация терригенных горных породы (кластолитов)

обломков	сцементированные	несцементированные
окатанные	неокатанные	окатанные	неокатанные
Псефитолиты	Более 20 см	конгломерат валунный	брекчия глыбовая	валунник
	конгломерат галечный	брекчия щебнистая
	гравилит	дресвяник
Псаммиты		Песчаники	крупнозернистые		крупнозернистые
	среднезернистые	среднезернистые
	мелкозернистые	мелкозернистые
Алевролиты	Менее 0.1 мм	Алевролит, Лёсс
Пелитолиты	Менее 0.0005 мм	Глина (переотложенная), Аргиллит

По своему содержанию и методам исследования «Литология» очень близка к такому разделу об осадочных образованиях, как «Седиментология». Неточность определения «Литологии» приводит к путанице во взаимоотношениях её с «Седиментологией». Многие считают «Литологию» частью «Седиментологии». Так по Vatan (1955) «Область седиментологии значительно более обширна, чем область петрографии осадочных пород.» . Другие исследователи, например, , процессы седиментологии относят к стадиям литогенеза, то есть рассматривают «Седиментологию» как часть «Литологии». Имеется также третье направление, например П. П. Тимофеев, О. В. Япаскурт и др.

Реальные взаимоотношения устанавливаются с позиции дилеммы прямая задача - обратная задача .

Прямая задача - определение особенностей формирования осадков, из которых образуются в дальнейшем осадочные горные породы, в различных физико- механических и физико- химических условиях. Большой вклад в решение этой проблемы внёс Н. М. Страхов (1900-1976) , .

Обратная задача - на основе анализа наблюдаемых свойств осадочных пород - восстановление условий их образования. Существенный вклад в решение этой проблемы внёс Л.В.Пустовалов , а также практически все геологи и, в частности, литологи, которые занимаются изучением осадочных пород.

Опираясь на это разделение типов задач, можно утверждать, что «Седиментология» - это форма решения прямой задачи, тогда как «Литология» - обратной задачи. Несмотря на их близость, это - задачи, решения которых направлены в противоположные стороны. Учитывая вышесказанное, можно говорить, что конечной целью «Литологии» является определение палеогеографических условий формирования осадочных пород .

Классификация осадочных горных пород

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путем. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения. Это обстоятельство вызывает существенные трудности при систематизации осадочных пород. Единой схемы их классификации пока не существует.

Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном ( г.), В. П. Батуриным ( г.), М. С. Швецовым ( г.) Л. В. Пустоваловым ( г.), В. И. Лучицким ( г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым ( г.), и другими исследова­телями.

Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются на обломочные , хемогенные , органогенные и смешанные .

Генезис осадочных горных пород

«Осадочные горные породы» объединяют три принципиально различные группы поверхностных (экзогенных) образований, между которыми практически отсутствую существенные общие свойства. Собственно из осадков образуются хемогенные (соли) и механогенные (обломочные, частично терригенные) осадочные породы. Образование осадков происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах. Но применительно к органогенным породам довольно часто термин «осадок» не применим. Так если осаждение скелетов планктонных организмов ещё можно отнести к осадкам, то куда отнести скелеты донных, а там более колониальных, например, кораллов, организмов не ясно. Это говорит о том, что сам термин «Осадочные горные породы» является искусственным, надуманным, он является архаизмом. В следствие этого В. Т. Фролов пытается заменить его термином «экзолит». Поэтому анализ условий образования этих пород должен происходить раздельно.

В классе механогенных пород первые два понятия являются равнозначными и характеризуют разные свойства этого класса: механогенный - отражает механизм образования и переноса, обломочный - состав (состоит практически из обломков (понятие строго не определено)). Понятие Терригенный отражает источник материала, хотя механогенными являются и значительные массы обломочного материала, образуемого в подводных условиях.

Механогенные осадочные породы

Эта группа пород включает две главные подгруппы - глины и обломочные породы. Глины - специфические породы, сложенные различными глинистыми минералами: каолинитом , гидрослюдами, монтмориллонитом и др. Глины выделившиеся из взвеси называются водноосадочными глинами в отличие от остаточных глин, присутствующих в сохранившихся корах выветривания.

Общие свойства обломочных пород

Обломочные порода - главнейшая часть механогенных пород. Среди осадочных пород «обломочные породы» (далее ОП) представляют собой одни из самых распространенных классов горных пород. Объем этого понятия соответствует представлениям ранних периодов становления литологии. Изначально к ним относили породы, содержащие собственно обломки пород и минералов, с одной стороны, и продукты их механического (физического) преобразования -окатанные зерна пород и минералов- с другой. Но определение «обломка» отсутствует. Такая же ситуация и с антагонистом «брекчии»- галькой: что такое галька? Есть узкое определение понятия «галька», по которому галька ограничена в линейных размерах. Однако в литологии есть также объекты, близкие по смыслу гальке, но иных размеров: валуны , гравий и т. д. В широком смысле «галька» (или окатыш по Л. В. Пустовалову)- «это окатанные водой обломки горных пород». Имеется существенное генетическое различие между обломками и окатышами. «Обломочные породы» - породы, сложенные только обломками материнских пород (минералов). Окатыши не являются обломками в прямом смысле и потому не могут входить в группу «обломочных пород». Они составляют самостоятельную, весьма распространенную группу осадочных образований (конгломероиды ), сложенную полностью или преимущественно окатышами различных размеров (галька. гравий, конгломераты , галечники, гравелиты и пр.) , .

Выделить следующие особенности состояния породы:
I.Сложение породы - вид представления зерна в породе.
II. Cтроение породы .
Для определения породы использовано понятие о зерне З = (Z = Zerno): это -любой формы и размеров твердое моно- или многофазное образование, имеющее естественную фазовую границу, отделяющую его от других подобных, может быть и сходных по внутренним свойствам, образований. Тогда образец сложен некоторой породой П , если образец - твердое, созданное естественным путем, многофазное образование, сложенное зернами З различного состава. В образце, как элементарной части геологического пространства и сложенном множеством зёрен различного состава и размера, возникает новое качество - взаимоотношения зерен между собой.

В связи с этим в осадочных горных породах выделяются два уровня свойств:

• Свойства единичного зерна- состав, размер, форма и особенности её изменения;
• Свойства совокупности зёрен - размерность , структура и текстура .

Свойства единичного зерна

Сюда входят: состав, размер, форма и особенности её изменения;

Размер зёрен

В подавляющем большинстве случаев размер зерен () измеряется в трёх направлениях, согласно приписываемой им виртуальной системе координат. Ориентировка этой системы координат относительно внутренних свойств зёрен не определена. Наибольший размер (длина) обозначается через , средний размер (ширина) - и минимальный размер (толщина) - . Конкретные величины значений этих измерений колеблются в широких пределах. Порядок изменения этих величин также неизвестн: если произвольно взять два соседний зерна и в упорядоченной по размерам совокупности зёрен, то величина не определена.

Поскольку пределы изменения размерных параметроы достаточно велики, то создаются специальные шкалы измерений, в которых указываются минимальные и максимальные пределы изменения размеров зёрен определённой группы, получившие специальные названия (пелиты, алевриты, псефиты (пески) и пр.). В практие это деление (выделение гранулометорических фракций) осуществляется с помощью "ситового" анализа . Метод сильно искажает реальные размеры и соотношения между ними в зёрнах , .

Форма зёрен

Наименее изученная часть свойств обломочных пород. Значение формы зерна () определяется её ролью в гидродинамике переноса зёрен водными потоками , влияя на дальность переноса . Из российских ученых в первые об этом, видимо, заговорил И. А. Преображенский ( , С. 557). Позже этому фактору уделял внимание Ю. А. Билибин на примере изучения морфологии золотин из россыпей различного типа. К. К. Гостинцев приводит элементы геометрической классификации форм зерен, выделив обобщенные формы : сферы (шаровидные формы), эллипсоиды, параллелепипеды , диски , чешуйки , таблички и др. Классификация форм зёрен приведена в , .

В "Петрографии осадочных пород" в качестве аналога формы не обосновано широко используется понятие "окатанность", как степень округлённости углов в зёрнах. Анализ показал, что "окатанность" к форме зёрен прямого отношения не имеет, но отражает степень изменения этой формы (физического метаморфизма пород).

Можно выделить основные стадии механогенного метаморфизма:

1. "совершенно не окатанные, остроугольные зерна пород (щебень , хрящ , дресва, каменная крошка, зерна- осколки)"; 2. зерно окатано так, что еще можно установить ее изначальную форму;

эта стадия позволяет проводить дробную классификацию на основе уже существующих представлений об обломочных породах.

3. «вполне окатанные зерна с одинаково сглаженной поверхностью обтекаемой формы». Начальная форма уже не определима. Конечная форма описывается уравнениями второго порядка .

Состав зёрен

Установлена зависимость состава зёрен от размера зёрен. Эта зависимость проявляется в том, что зёрна, размер которых мм, существенно сложены минералами и их обломками. Зёрна, размер которых мм, сложены существенно породами. Это позволяет всё многообразие рыхлых обломочных пород разделить на минакласты (зёрна сложены преимущественно минералами (миналы)) и литокласты (- преимущественно породами).

В литокластах форма зёрен уже существенно зависит от состава зёрен. Здесь начинают сказываться внутренние свойств пород.

Б.Свойства совокупности зёрен

В определении понятия «горная порода» выделены две части – вещественная и пространственная. К параметрам, связанным с пространственным расположением зерен, относятся: морфологические и линейные характеристики зерен; пространственное расположение центров тяжести зерен (не изучено); пространственные взаимоотношения зерен, обусловленные различиями в размерах и форм зерен. Формирование обломочных пород, как способ формирования некоторой совокупности, или множества, зёрен приводит к появлению новых и существенно важных свойств, таких, как структура и текстура.

Возможны установления определённых отношений между размерными параметрами. В минакластах зёрна не изометричны, их размерные параметры соответствуют неравеству , а это означает возможное наличие функциональных зависимостей между ними. Кроме того выявлены зависимости вида , где -периметр. В этих случаях параметр представляет собой обобщённый коэффициент уплощённости, то есть чем он меньше, тем более уплощённым в среднем является зерно. Так для зёрен алмаза , для кварца , для золотин .

Свойства структур обломочных пород

На практике использование понятия "структура" в основном свелось к характеристике размерных параметов зёрен. В связи с этим понятие "структура" в петрографии не соответствует понятию "структура" в кристаллографии, структурной геологии и других науках о строении вещества. В последних "структура" больше соответствует понятию "текстура" в петрографии и отражает способ заполнения пространства. . Если принять, что "структура" является пространственным понятиям, то следующие структуры нужно считать бессодержательными: вторичные или первичные структуры и текстуры; кристаллические, химические, замещения (разъедания, перекристаллизации и т. д.), деформационные структуры, ориентированные (3-280), остаточные структуры (3-282) и пр. (в скобках- номер тома и номер структуры в списке). Поэтому эти "структуры" названы "ложными структурами" .

Структура – это множество структурных элементов, характеризуемое размерами зерен и их количественными соотношениями.
При проведении конкретных классификаций обычно используются линейные параметры зерна с последовательностью

хотя количественные оценки распространенности осуществляются через площадные (процентные) параметры. Эта последовательность может иметь значительную длину и никогда не строится. Обычно же говорят только о пределах изменения параметров , называя максимальные (max) и минимальные (min) значения размеров зерен.

Одно из направлений представления - использование числовых рядов, которые строятся также как и указанная выше последовательность, но вместо () ставиться знак суммы (). Свертка всех последовательностей осуществляется объединением равных элементов и сложением их площадей. Тогда имеем последовательность:

Выражение означает, что измерена площадь , занимаемая всеми сечениями тех зерен , размер которых равен .

Эта особенность зёрен позволяет проводить числовой анализ полученных соотношений. Во- первых, параметр можно рассматривать как значения координатной оси и таким образом строить некоторый график ( , ). Во-вторых, последовательность можно ранжировать, например, по убыванию коэффициентов , в результате получается ряд

Именно этот ряд и называется структурой данного сечения породы, он же является и определением понятия «структура». Параметр есть элемент структуры, а параметр – длина структуры. По построению . Такое представление структуры позволяет проводить сравнение различных структур между собой.

Структура элементарна , если , т.е. . Структура совпадает со своим элементом, т.е. или %. Тогда порода сложена зернами, размерные параметры которых равны друг другу. Эта структура называется равномерно-зернистой . Множество равномерно-зернистых структур образуют класс равномерно-зернистых структур , в котором каждая структура отличается параметром . Если , то структура образована зернами, размер которых изменяется в некоторых пределах. Это- структуры неравномернозернистые , их множество- класс неравномерно- зернистых структур . В неравномерно-зернистой структуре . Тогда и .

Класс неравномерно-зернистых структур является обобщением класса равномерно-зернистых структур. В классе неравномерно–зернистых структур выделяются подклассы:

1) подкласс собственно неравномерно–зернистых структур ; 2) подкласс порфировых структур (или структур включения ) класса неравномерно–зернистых структур. 3) подкласс порфировидных структур класса неравномерно–зернистых структур. От предыдущего подкласса отличается тем, что основная масса неравномерно–зернистая и отличие размеров порфировых зерен от размеров зерен основной массы менее резкое.

В петрографии обломочных пород эти подклассы не выделяются, хотя их аналоги распространены широко, например, песчаники с (включениями) гравием, галькой и пр. с образованием структур включения. В этих случаях основная масса называется цементом (базальным).
Подкласс порфировых структур (структур включения) объединяет также структуры, существующие в породах с миндалинами, овоидами, стяжениями и другими формами включений.

Изложенные характеристики структур позволяют получить решение важной в петрографии горных пород задачи: сравнение структур горных пород.

А. Равномерно-зернистые структуры и равны, если и .
Теорема: сложение двух равных равномерно-зернистых структур и дает равную им равномерно-зернистую структуру. Теорема: сложение нескольких равных равномерно-зернистых структур также дает равномерно-зернистую структура, равную структуре составных частей.
Следствие 1. Если образец с равномерно-зернистой структурой разделить на некоторое количество частей, то каждая часть образца породы будет характеризоваться равной ей равномерно-зернистой структурой.
Следствие 2. Если в образце породы с равномерно-зернистой структурой изучена некоторая часть образца породы, то порода этой части образца характеризует и всю породу.

Б. Сравнение неравномерно- зернистых структур. Основой анализа является выделение структур, в которых элементы расположены по убыванию размерных параметров. В этом случае первый элемент определяет название структуры на основе сравнения со специальной классификацией (эталоном).
Совершенно ясно, что с одним и тем же основанием может быть большое количество структур. Выделяются крайние случаи:

А). В обоих рядах порядок элементов одинаковый. б). Порядок элементов во втором ряду противоположен таковому первого ряда.

Степень близости обоих рядов определяется с помощью представлений теории перестановок .

Свойства текстур обломочных пород

Текстура является одной из важнейших понятий в петрографии горных пород. Текстура отражает способ заполнения пространства элементами структуры. Естественно, что расположение элементов структуры в пространстве во многом определяется условиями образования пород . Тем не менее, все текстуры имеют общие свойства, которые позволяют рассматривать текстуры независимо от условий образования пород.

Зерно – это элементарный объект горной породы. Размеры зёрен измеряются по осям – (на практике обозначаемые как ). Принято, что . Ось , располагающаяся вдоль оси , - главная . Плоскость , проходящую через оси и , - также главная . Ось . Зёрна отличаются по вещественному составу (), форме () и размерам (от Dimension – размерность), т.е. . Здесь , , - элементы структуры. Кроме того, зёрна в образце находятся в некоторых отношениях друг к другу, т.е. .

Если структурный элемент - это зерно образца, то пространственная часть образца имеет вид . Таким образом, текстура () – это множество зёрен образца, обладающих свойством:

.

Следовательно, текстура является понятием более высокого уровня обобщения, чем структура , поскольку в основу выделения текстур положены не только форма и состав зёрен, но и их структурные признаки.

Смысл выражения зависит от сущности параметра . Элементарные отношения между зёрнами представлены:

Зёрна в компактном множестве { З } размещаются так, чтобы главные плоскости этих зёрен совпадают. Тогда можно провести плоскости, касательные к поверхностям зёрен как снизу (подошва ПД ), так и сверху (кровля КР ). Если между этими плоскостями располагается по одному зерну, то слой можно назвать монослоем (обозначается через ). Нормальное положение монослоя – горизонтальное.

Основные типы текстур

Каждый монослой характеризуется параметрами: вещество M (материал), D, SR, OR . Поскольку , то монослои характеризуются параметрами и . Далее эти параметры записыватся в виде биекции . Если в соседних монослоях и и , то такие монослои будем называть тождественными (или эквивалентными). В таком случае граница между монослоями отсутствует (т.е. ). Если этими свойствами обладают все последовательно наслаиваемые друг на друга монослои, то между ними границы отсутствуют. В этом случае совокупность этих монослоев образует слой , а порода приобретает монолитную текстуру .

Это тип компактных монолитных текстур . Если же хотя бы один из компонентов свойств не совпадает с соответствующим компонентом свойств , то граница сохраняется (или ).

Если в образце присутствуют несколько монослоёв (слоёв), каждый из которых отличается хотя бы одним элементом текстуры от соседнего монослоя (или слоя), то имеет место слоистая текстура . Это тип компактных слоистых текстур . Эти типы исчерпывают все многообразие основных типов текстур.

Между монолитными текстурами и слоистыми текстурами существует принципиальное различие. В первом случае выявляются отношения между зёрнами породы. При этом устанавливаются признаки, определяющие текстуру самой породы: отношения между размерными параметрами (структура), отношения между формами зерен, ориентировка зерен. Тип монолитных текстур является единственным представителем текстур в породе.

В случае слоистой текстуры появляется новый вид отношения: отношение между слоями (слойками). Кроме вышеназванных признаков, определяющих текстуру породы, выполняющей слой, здесь появляются новые признаки, характеризующие отношения слоёв как геологических тел друг относительно друга: средних ориентировок зёрен одного слоя относительно ориентировок зёрен другого слоя, отношение между самими слоями; отношение между размерными параметрами одного слоя относительно размерных параметров другого слоя. Таким образом, слоистая текстура отражает более высокий уровень организации геологического материала. В породе слоистых текстур нет .

В практике геологических исследований часто фигурирует понятие «слоистая порода» (слоистый песчаник, слоистый алевролит и пр.). Под слоистой породой понимают породу, обладающую слоистой текстурой. В связи с изложенными выше соображениями это понятие необходимо признать не корректным. По определению порода с монолитной текстурой сложена зернами без признаков их пространственного разделения. В «слоистой породе» ситуация совершенно иная. Здесь слоистость обусловлена наличием слоёв (слойков), т.е. самостоятельных геологических тел, заполненных породами; в каждом слое порода имеет монолитную текстуру. Следовательно, образец с выявленной слоистой текстурой сложен набором пород, а к набору пород термин «порода» как единичный признак вообще не применим.

Классификация текстур. I . Тип компактных монолитных текстур .

Выделяются подтипы текстур:
А. Подтип текстур изотропных (массивных ). Параметры структурных элементов не изменяются вдоль (эталонных) линий, проходящих через образец в любом направлении. Во всех случаях зёрна располагаются статистически хаотично, беспорядочно в породе с равно– или разнозернистой массой. Это – подтип компактных монолитных массивных текстур (текстуры беспорядочная, плотная, неориентированная, однородная и др.).
Б. Подтип текстур анизотропных . Свойства породы изменяются с изменением ориентировки эталонных линий. Выделяются классы текстуры:
Ба. Класс компактных монолитных ориентированных текстур ; обусловлен особенностями строения основной массы породы. Сюда относятся текстуры с согласно ориентированными друг относительно друга зёрнами; иногда их называют гломерокристаллическими, сланцевыми, ориентированными текстурами и пр.

• Бб. Класс компактных монолитных ориентированных линейных текстур ; обусловлен наличием ориентированных единичных структурных элементов при хаотичном расположении зерен вмещающей их массы; сюда относятся породы различных порфировых и порфировидных структур, в которых порфировые (порфировидные) зерна, миндалины и пр. являются единичными структурными элементами. Выделяются подклассы:
  • Бба. Ориентированные зерна не образуют единого сообщества и разбросаны по образцу бессистемно. По Н.А. Елисееву это параллельно-линейные текстуры .
  • Ббб. Ориентированные зерна (обычно пластинчатые кристаллы) образуют единое сообщество, проявляемое в виде плоско-параллельного «слоя», создавая видимость слоистой текстуры. По Н.А. Елисееву это плоско-параллельные (ложно слоистые) текстуры .
• Бв. Текстуры, обусловленные наличием ориентированных структурных агрегатов, например, шлиров, обломков пород и пр. Это класс компактных агрегативных текстур (текстуры такситовые, атакситовая и пр.). Этот подкласс текстур специально не выделяется. Если же агрегат рассматривать как обобщенное зерно, то здесь также выделяются текстуры, определяемые расположением единичных структурных элементов. Поэтому можно выделить подклассы:
  • Бва. компактные агрегативные массивные текстуры ;
  • Бвб. компактные агрегативные параллельно-линейные текстуры ;
  • Бвв. компактные агрегативные плоско-параллельные текстуры .

II . Тип слоистых текстур .

За основу анализа взята пара соседних слоёв, имеющих четко выраженные элементы текстуры. Виды текстур, устанавливаемые на основе анализа этой пары, называются элементарными. Здесь уже на сцену выступает форма элементов текстур. Независимо от вида этой формы, их всех объединяет наличие некоторого радиуса R кр кривизны, на основе которого выделяются крайние подтипы элементарных слоистых текстур: если R кр = , то имеет место подтип ламинарных слоистых текстур. Если R кр << - то подтип турбулентных (вихревых) слоистых текстур.
А. Подтип ламинарных слоистых текстур . Элементы внутреннего строения располагаются субпараллельно границам слоёв, напоминая ламинарное течение жидкости. Выделяются классы ламинарных слоистых текстур.

элементов текстур обоих слоёв существенно различны.
Возможны разновидности текстур:
Абба. Слой А обладает простой ламинарной слоистой текстурой, слой Б – косой слоистой текстурой.
Аббб. Оба слоя обладают косой слоистой текстурой, но элементы текстуры слоя А располагается косо к элементам текстуры слоя Б .
Б. Подтип турбулентных (вихревых) слоистых текстур . Такие текстуры обычно называются (собственно) косой слоистостью. Одним из свойств (кроме R кр ) элементов текстур этого подтипа является ограниченность длин слойков в сечении образца. По характеру поведения R кр можно выделить текстуры:

• Ба. R кр = const. Слой образует эллипсовидное кольцо постоянной формы. Так как мы имеем дело со слоистыми явлениями, то образуется сферическое образование (эллипс, шар и пр.), заполненное слоистым веществом. Сама сфера может быть срезана другими сферическими образованиями. Строго анализа этого вида текстур не существует.
• Бб. R кр ≠ const . Радиус кривизны изменяется не только по длине элемента текстуры, но и от слойка к слойку.

История формирования механогенных пород

Согласно представлениями Н. М. Страхова, являющихся в настоящее время руководящими, процесс формирования механогенной осадочной горной породы называется литогенезом (Страхов, 1960) и состоит из стадий :

1. образование осадочного материала;
2. перенос осадочного материала;
3. седиментогенез - накопление осадка;
4. диагенез - преобразование осадка в осадочную горную породу;
5. катагенез - стадия существования осадочной горной породы в зоне стратисферы;
6. метагенез - стадия глубокого преобразования осадочной горной породы в глубинных зонах земной коры .

Образование осадочного материала

Образование осадочного материала происходит за счет действия различных факторов - влияния колебаний температуры , воздействия атмосферы , воды и организмов на горные породы и т. д. Все эти процессы приводят к изменению и разрушению пород и объединяются одним термином выветривание .

Перенос осадочного материала

Осадочный обломочный материал обычно не остается на месте, а переносится под действием различных факторов в те участки земной поверхности, где существуют условия, благоприятные для его на­копления и захоронения.

Чаще всего аргументом является величина , говоря о том, что зерно ориентировано поперёк течения воды в потоке ; это допустимо при перемещении зёрна перекатыванием.

Это зависимость легко вписывается в импульсный (пульсационный) механизм движения взвеси. Пульсационный механизм перемещения материала позволяет говорить о периодичности протекания процесса.

Перемещение зерна подчиняется аксиомам:
1. Перемещение осадочного материала осуществляется как в декартовых координатах , так и во времени , то есть , где - масса переносимого материала; - координата, вдоль которой происходит перемещение материала.
2. Осадочный материал поступает в бассейн осаждения вследствие разрушения некоторого исходного материнского геологического тела , заполненного рыхлым материалом, так, что количество выносимого материала пропорционально количеству материала в исходном геологическом теле. Это, в конечном счёте, приводит к уравнению перемещения вещества :

при преобразовании которого получено простейшее гиперболическое уравнение , или уравнение струны .

Накопление осадка

Транспортируемый осадочный материал осаждается в пониженных участках рельефа . Скорость накопле­ния осадка колеблется в очень широких пределах - от долей мил­лиметра (глубоководные части морей и океанов) до нескольких метров в год (в устьях круп­ных горных рек).

Длительное и устойчивое погружение области осадконакопления предопределяет образование мощной, однородной осадочной толщи. В случае частой смены тектонического режима, а также при сезонных изменениях климата происходит переслаивание осадков, различных по составу и строению.

Следует иметь в виду, что наряду с дифференциацией на поверхности нашей планеты может происходить и смешивание осадочного материала (интеграция), поступающего из разных сноса. Этот процесс приводит к образованию полиминеральных пород, например, граувакк, слагающихся как разнородными обломочными и минеральными компо­нентами, так и биогенным и хемогенным материалом.

Это перемещение называется транспортировкой. Транспортировка , как правило, завершается осаждением материала. Эта стадия - стадия преноса и осаждения вещества называется седиментогенезом (сложное явление, включающее механическое, химическое выветривание, дифференциацию продуктов выветривания , образование и разрушение коллоидных и ионных систем).

Биогенные породы

Основная статья : Биогенные породы

Хемогенные породы

Основная статья : Хемогенные породы

Диагенез

Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твердой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.

Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекри­сталлизация. Взаимодействие составных частей осадка между со­бой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восста­новительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза

Осадочные горные породы (ОГП) образуются при механическом и химическом разрушении магматических пород под действием воды, воздуха и органического вещества.

Осадочные горные породы – породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Под воздействием ветра, солнца, воды и из-за перепада температур магматические породы разрушаются. Сыпучие обломки магматических пород образуют рыхлые отложения и из них образуются слои осадочных пород обломочного происхождения. Со временем эти породы уплотняются и образуются сравнительно твёрдые плотные осадочные породы.

Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых. В ОГП хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли. В осадочных породах содержатся окаменелости (фоссилии). Изучая их, можно узнать, какие виды населяли Землю миллионы лет назад. Фоссилии (лат. fossilis - ископаемый) - ископаемые остатки организмов или следы их жизнедеятельности, принадлежащих прежним геологическим эпохам.

Рис. Фоссилии: а) трилобиты (морские членистоногие найденные в кембрийском, ордовикском, силурийском и девонском периодах) и б) окаменевшие растения.

Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества. Изучением осадочных горных пород занимается наука «Литология».

В формировании осадочных горных пород участвуют различные геологические факторы: разрушение и переотложение продуктов разрушения ранее существовавших пород, механическое и химическое выпадение осадка из воды, жизнедеятельность организмов. Случается, что в образовании той или иной породы принимает участие сразу несколько факторов. При этом некоторые породы могут формироваться различным путём. Так, известняки, могут быть химического, биогенного или обломочного происхождения.

Примеры осадочных горных пород: гравий, песок, галька, глина, известняк, соль, торф, горючий сланец, каменный и бурый уголь, песчаник, фосфорит и др.

Горные породы не вечны и они изменяются со временем. На схеме показан процесс круговорота горных пород.

Рис. Процесс круговорота горных пород.

По признаку происхождения осадочные породы делят на три группы: обломочные, химические и органические.

Обломочные горные породы образуются в процессах разрушения, переноса и отложения обломков горных пород. Это чаще всего каменистые осыпи, галечники, пески, суглинки, глины и лёссы. Обломочные породы разделяют по крупности:

· грубообломочные (> 2 мм); остроугольные обломки – дресва, щебень, сцементированные глинистыми сланцами, образуют брекчии, а окатанные – гравий, галька – конгломераты);

· среднеобломочные (от 2 до 0,5 мм) – образуют пески;

· мелкообломочные, или пылеватые – образуют лёссы;

· тонкообломочные, или глинистые (< 0,001 мм) – при уплотнении превращаются в глинистые сланцы.

Осадочные породы химического происхождения – соли и отложения, образующиеся из насыщенных водных растворов. Они имеют слоистое строение, состоят из галоидных, сернокислых и карбонатных минералов. К ним относятся каменная соль, гипс, карналлит, опоки, мергель, фосфориты, железо-марганцевые конкреции и т.д. (табл. 2.4). Они могут образовываться в смеси с обломочными и органическими отложениями.

Мергель образуется при вымывании из известняков карбоната кальция, содержит глинистые частицы, плотный, светлый.

Железо-марганцевые конкреции образуются из коллоидных растворов и под действием микроорганизмов и создают шариковидные залежи железных руд. Фосфориты образуются в форме шишковидных конкреций неправильной формы, при слиянии которых возникают фосфоритные плиты – залежи фосфоритовых руд серого и буроватого цветов.

Горные породы органического происхождения широко распространены в природе – это останки животных и растений: кораллы, известняки, ракушечники, радиоляриевые, диатомовые и различные черные органические илы, торф, каменные и бурые угли, нефть.

Осадочная толща земной коры формируется под воздействием климата, ледников, стока, почвообразования, жизнедеятельности организмов, и ей присуща зональность: зональные донные илы в Мировом океане и континентальные отложения на суше (ледниковые и водно-ледниковые в полярных областях, торф в тайге, соли в пустыне и т. д.). Осадочные толщи накапливались в течение многих миллионов лет. За это время картина зональности многократно менялась в связи с переменами в положении оси вращения Земли и другими астрономическими причинами. Для каждой конкретной геологической эпохи можно восстановить систему зон с соответствующей ей дифференциацией процессов осадконакопления. Строение современной осадочной оболочки – это результаты перекрытия множества разновременных зональных систем.

На большей части территории земного шара почвообразование идет на осадочных горных породах. В северной части Азии, Европы и Америки обширные пространства заняты породами, отложенными ледниками четвертичного периода (мореной) и продуктами размывания их талыми ледниковыми водами.

Моренные суглинки и супеси. Эти породы отличаются неоднородностью состава: они представляют сочетание глины, песка и валунов различного размера. Супесчаные почвы содержат больше Si02 и меньше других окислов. Окраска большей частью красно-бурая, иногда палевая или светло-бурая; сложение плотное. Более благоприятную среду для растений представляют моренные отложения, содержащие валуны известковых пород.

Покровные глины и суглинки - безвалунные, мелкоземистые породы. Состоят преимущественно из частиц меньше 0,05 мм в диаметре. Окраска буровато-желтая, большей частью обладают мелкой пористостью. Содержат больше элементов питания, чем описанные выше пески.

Лессовидные суглинки и лессы – безвалунные, мелкоземистые, карбонатные, палевые и желто-палевые, мелкопористые породы. Для типичных лессов характерно преобладание частиц диаметром 0,05-0,01 мм. Встречаются также разновидности с преобладанием частиц диаметром меньше 0,01 мм. Содержание углекислого кальция колеблется от 10 до 50%. Верхние слои лессовидных суглинков нередко бывают освобождены от углекислого кальция. В бескарбонатной части преобладают кварц, полевые шпаты, глинистые минералы.

Красноцветная кора выветривания. В странах с тропическим и субтропическим климатом широко распространены мелкоземистые отложения третичного возраста. Они отличаются красноватой окраской, сильно обогащены алюминием и железом и обеднены другими элементами.

Типичный пример: латериты, красноцветная порода богатая железом и алюминием в жарких и влажных тропических областях, образованная в результате выветривания горных пород.

Рис. Латеритные коры выветривания

Коренные породы. На значительных территориях на поверхность выходят морские и континентальные породы дочетвертичного возраста, объединяемые под названием «коренные породы». Названные породы особенно распространены в Поволжье, а также в предгорьях и горных странах. Среди коренных пород широко распространены карбонатные и мергелистые суглинки и глины, известняки, а также песчаные отложения. Следует отметить обогащенность многих песчаных коренных пород элементами питания. Кроме кварца эти пески содержат значительные количества других минералов: слюд, полевых шпатов, некоторых силикатов и т. д. В качестве материнской горной породы они резко отличаются от древнеаллювиальных кварцевых песков. Состав коренных пород очень разнообразен и недостаточно изучен.

Терригениые (обломочные) горные породы (г.п.) образуются путем накопления после некоторого переноса механических частиц - обломков ранее существовавших минералов и г.п., распавшихся па обломки в результате выветривания (главным образом физического) или при разрушительной деятельности воды, ветра, льда, морского прибоя.

Классификация терригенных г.п. строится исходя из: а - величины обломков; б - степени их окатанности; в - рыхлости или сцементированности и приведена в таб. 3.

При рассмотрении таблицы обратите внимание на следующее.

Для сцементированных обломочных г.п.; в отличии от рыхлых, т.е. сыпящихся в сухом состоянии (кроме глин), важно наличие какого-либо вещества, заполняющего промежутки между обломками и играющего роль природного цемента. По составу этот цементирующий материал может быть карбонатным, глинистым, железистым. Часто в качестве цемента выступает более тонкий обломочный же материал, например, конгломерат на песчаном (обязательно, конечно, с участием глины) цементе.

Окатанность обломков влияет на название породы в интервале от глыб-валунов до дресвы-гравия, т.e. в пределах, доступных для визуального (на глаз) определения степени окатанности обломков. В песках и песчаниках степень окатанности зерен устанавливается уже только под микроскопом, поэтому нет различий в названиях этих пород с окатанными или неокатанными песчинками. Тем более это различие теряет смысл для алевритов-алевролитов, частички которых при переносе в силу мизерных размеров окатывания вообще не испытывают.

В таблицу не внесены породы смешанного состава - супеси - смесь песчаных и алевритовых частиц с глинистыми (10-20%) при преобладании первых и суглинки - то же при содержании глинистых частиц до 20-40%. Пo сути эти породы рыхлые, по в силу как бы склеивающего действия гли­нистых частиц, они не сыпятся, как песок или алеврит.

Уплотненные и сцементированные супеси и суглинки специальных названий не имеют и относятся визуально или тонкозернистым песчаникам, или к алевролитам, или аргиллитам.

- Глины примечательны своими свойствами, отличающим их от всех остальных пород, - способностью неоднократно при размокании давать пластичную массу, а при высыхании твердеть. Связанность глин обусловлена тем, чем силы слипания глинистых частиц гораздо сильнее, чем их тяжесть. Отнесение глин к обломочным породам в известной степени условно, т.к. глинистые частицы обломками в полном смысле этого слова не являются. В общем случае они - результат химического выветривания, хотя есть дан­ные, что морозное выветривание в состоянии чисто механически раздробить г.п. до частиц, но размерам сравнимых с глинистыми.

- Аргиллиты - уплотненные, потерявшие пластичность глины. Это темно-серые, серые, плотные, с раковистым изломом, очень тонкозернистые или без видимого зернистого строения породы.

У начинающих вызывает затруднение определение обломочных г.п. с размерами частиц 0,2-0,3 мм - мелкозернистых песчаников, алевролитов, супесей, суглинков, аргиллитов. Отличие супесей и суглинков от песков и алевролитов указано выше, oт глин же они отличаются на ощупь - при растирании между пальцами или разжевывании комочка породы чувствуется присутствие твердых песчано-алевритовых частиц. Глины же разминаются в пластичную массу без ощущения присутствия твердых частиц.

Для отличия мелкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов можно рекомендовать следующее простое, хотя и не очень строгое правило: если на глаз (или под лупой) можно определить размеры зерен, то это песчаник, если видно, что порода зернистая, но размер зерен определить нельзя, то это, скорее всего, алевролит; если же зернистости и на сколе не видно, то это аргиллит.

Органогенные горные породы образуются в результате накопления остатков раковин, колониальных построек (типа коралловых рифов), минерализованных скелетов ранее существовавших организмов. К органогенным горным породам относятся также скопления самих организмов, образующих группу каустобиолитов .

Таким образом, отличительной чертой органогенных пород является явное присутствие в породе большого количества самих организмов или остатков их жизнедеятельности (рис. 22,24).

Наиболее распространенным являются органогенные известняки, со­стоящие из скоплений целых раковин или колониальных построек известьвыделящих морских организмов - моллюсков, пелеципод, брахиопод, кораллов, морских лилий и других (рис.24). Не менее часто встречаются органогенно-обломочные (детритусовые) известняки, состоящие из облом­ков (результат действия волноприбоя) тех же раковин и колониальных построек. Смешанное хемогенно-органогенное происхождение имеет обыкно­венный писчий мел, хотя видно это только под микроскопом.

Некоторые организмы в процессе своей жизнедеятельности выделяют не известь, а кремнезем. Наиболее распространенной г.п. в этой группе является диатомит, состоящий из скопления микроскопических раковинок водоросли диатомея, а также трепел и опока. Опоки и трепелы - светлые микро- и тонко-зернистые, иногда землистые, породы состоящие из опала, часто микропористые, а потому легкие.

Из каустобиолитов торф, бурый и каменный уголь хорошо известны и пояснений не требуют. Горючие сланцы, углистые сланцы, представляющие собой результат накопления алеврито-глинистого материала вместе с растительными и животными остатками, внешне напоминают аргиллиты и глинистые сланцы, но отличаются черным цветом и явной примесью углистого вещества или запахом нефтепродуктов, сероводорода.

Хемогенные горные породы. Эти породы образуются путем выпадения вещества из истинных - соли (карбонаты, сульфаты, хлориты) и коллоидных - глины, кремнистые, железистые и марганцевые соединения - растворов. Отличительными признаками хемогенных г.п. являются отсутствие обломочной структуры, органических остатков, часто - кристаллическое или оолитовое строение.

Основные виды хемогенных г.п. даны в табл.

При рассмотрении таблицы, определении и описании хемогенных г.п. обратить внимание на следующее.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Происхождение Хим. состав	Хемогенные	Органогенные
1. Карбонатные:CaCO 3 CaMg(CO 3) CaCO 3 + 30% глины	Известняк Доломит Мергель
2. Галоидные и сернокислые NaCl CaSO4 ´2H2O CaSO4	Каменная соль Гипс Ангидрит
3. Железистые Fe 2 O 3 ´ nH 2 O	Бурые железняки Fe-Mn конкреции
4. Алюминий содержащие,Al 2 O 3 ´ nH 2 O	Каолиновые глины Бокситы, Латериты
5. Кремнистые (SiO 2); (SiO 2 ´ nH 2 O)	Лидит Фтанит Яшма	Трепел) Опока Диатомит
6. Фосфорсодержащие	Фосфориты)
7. Каустобиолиты (горючие)		Торф Бурый уголь Каменный уголь Горючие сланцы

Для карбонатов, галоидов и сульфатов характерно кристаллическое строение. Даже очень тонкозернистые известняки узнаются по многочисленным точечным блесткам граней кристалликов кальцита на свежем сколе породы. Цвет известняков преимущественно светло-серый, но и темно-серый и красно-бурый в зависимости от примесей глины, органического вещества, окислов железа.

Доломиты очень похожи на известняки. Иногда их можно отличить (если не прибегать к реакции HCl, с которой доломиты, в отличие от известняков реагируют только в порошке) по более зернистому, «сахаровидному» свежему сколу и слабо желтовато-белесой мучнистой (напоминает ссохшуюся муку) корочке на выветрелой поверхности.

Отнесение глин и аргиллитов к хемогенным породам столь же относительно, как и выше к обломочным.

Явных, видимых на глаз, отличий меж­ду «обломочными» и «хемогенными» глинами нет. Белые каолиновые глины и красные латериты легко узнаются.

Бокситы - переотложенные в прибрежно-морских условиях латериты. Для них характерен буро-красный цвет и оолитовое строение.

Мергель - порода промежуточная по составу между известняками и глинами. Внешне она походит на аргиллит, но обычно светлее и вскипает с HCl.

Силицилиты - лидиты, фтаниты и яшмы - отличаются ясным кремнистым (отдаленно напоминающим опал) плотным афанитовым или очень тонкозернистым строением, раковистым изломом, острыми ребрами ско­лов, заметной крепостью. Яшмы - разноцветные, лидиты - черные, похо­жие на аргиллиты, но крепче их, фтаниты – серые.

Оолитовые железные руды - почти всегда в той или иной степени лимонитизированы, а потому легко узнаются по бурой окраске и оолитовому строению. Сидериты - также от светло- до темно-бурых, часто мелкоолитовые, но могут быть и сплошными, однородными.

Методические указания

Определение и описание осадочных горных пород (о.г.п.)

Сначала по указанным выше признакам нужно отнести образец к обломочным, органогенным или хемогенным o.г.п.

Для обломочных горных пород определить средний размер обломков в миллиметрах и окатанные они или нет и на этом основании отнести породу к одному из видов согласно табл. 3. Определение пород от песчаников и крупнее затруднений обычно не вызывает. Об отличии тонкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов - см. выше. Кроме того, изредка начинающие делают еще одну ошибку - путают обломочную текстуру гравелитов и песчаников с оолитовой структурой хемогенных горных пород или пугают гальки с конкрециями. Нужно помнить, что оолиты все­гда, а конкреции очень часто состоят из одного и того же вещества, что и основная масса породы.

При определении органогенных горных пород следует помнить, что присутствие органических остатков в породе еще не является бесспорным доказательством ее органогенного происхождения. Например, в угленосных толщах широко распространены песчаники, т.е. чисто обломочные породы, но переполненные обрывками углефицированных растений. При простом подходе органогенной может быть названа осадочная горная по­рода, если органические остатки составляют в ней более половины ее объема. В остальных случаях лучше просто указывать наличие пусть даже и большого количества органических остатков в обломочной или хемогенной породе.

При определении хемогенных о.г.п. нужно ориентироваться на их физико-химические особенности, в частности, кристаллическое строение, цвет, твердость и др.

Порядок описания о.г.п. в принципе тот же, что и при описании любых других г.п. по общей схеме: указывается цвет, текстура, структура, состав, название. Обязательно указание на присутствие органических остатков. При описании обломочных пород, если это видно простым глазом, нужно кроме того, указать степень окатанности обломков - неокатанные остроугольные, угловатоокатанные, полуокатанные, окатанные, состав и характер цемента.

Примеры описания осадочных г.п.

1. красноватый (цвет), среднекосослоистый (текстура), крупнозернистый (структура), кварцевый песчаник (состав, название) на карбонатном цементе со следами размыва на кровлях слоев (дополнительные текстурные особенности).

2. темно-серый (цвет), массивный, участками брекчиевидный (текстура), тонкозернистый (структура), органогенно-детритовый известняк (происхождение, название).

3. черный (цвет), тонкослоистый (текстура), грубый (структура), углистый алевролит (особенности состава, название) с опечатками флоры и плоскостях напластования (дополнительные текстурные особенности).

1) обломочные породы - продукты преимущественно физического выветривания материнских пород и минералов с последующим переносом материала и его отложением в других участках;

2) коллоидно-осадочные породы - результат преимущественно химического разложения с переходом вещества в коллоидальное состояние (коллоидные растворы); сюда же включаются и самые тонкие классы обломочных пород и остаточные породы кор выветривания;

3) хемогенные породы - осадки, выпадающие из водных, преимущественно истинных, растворов - вод морей, океанов, озер и других бассейнов химическим путем, т.е. в результате химических реакций или пересыщения растворов, вызванного различными причинами;

4) биохимические породы, включающие породы, образовавшиеся в ходе химических реакций при участии микроорганизмов, и породы, которые могут иметь двоякое происхождение: химическое и биогенное;

5) органогенные породы, образовавшиеся при участии живых организмов; отчасти эти породы являются непосредственными продуктами жизнедеятельности организмов и всегда содержат значительное количество остатков отмерших животных и растений или же целиком построены из вещества органического происхождения.

Под структурой осадочной породы понимается строение пород, обусловленное формой, размерами и взаимоотношением компонентов, слагающих породу. Классификация структур осадочных пород основана на генетической основе, поэтому выделяются обломочные, хемогенные и биогенные структуры. Поэтому, структуры осадочных пород мы рассмотрим при изучении этих трех генетических типов.

Текстура осадочных пород - особенность пространственного расположения компонентов породы. Выделяют два главных типа текстур - внутрипластовые и поверхностные. Рассмотрим некоторые характерные для осадочных пород текстуры. По мере описания отдельных осадочных пород будут рассмотрены так же и другие текстуры. В осадочных породах встречаются и массивные и пористые текстуры.

Осадочные горные породы образуются в результате процесса осадконакопления на земной поверхности. Исходным материалом осадочных пород служат продукты разрушения ранее сформировавшихся пород, жизнедеятельности организмов и некоторые химические соединения. К наиболее распространенным типам осадочных пород относятся песчаники, известняки и глины. Их классификация основана на химическом составе и размерах слагающих частиц. Минералы, наиболее часто встречающиеся в этих породах , - кварц, кальцит и гипс. Самые тонкозернистые разновидности осадочных пород называются глинистыми или аргиллитовыми, среднезернистые - песчанистыми; наиболее грубозернистые разновидности - крупнообломочными или рудитовыми. Осадочные породы залегают в виде слоев или пластов.

10. Понятие грунт. Классификация грунтов по ГОСТ 25100-95.

Грунт - любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Классификация

· Класс природных скальных грунтов - грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными) подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности согласно таблице 1.

· Класс природных дисперсных грунтов - грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности согласно таблице 2.

· Класс природных мерзлых грунтов* - грунты с криогенными структурными связями подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности согласно таблице 3.

· Класс техногенных (скальных, дисперсных и мерзлых) грунтов - грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека, подразделяют на группы, подгруппы, типы и виды согласно таблице 4.

· Частные классификации по вещественному составу, свойствам и структуре скальных, дисперсных и мерзлых грунтов (разновидности) представлены в приложении Б.

11. Обломочные горные породы, их наименования, размер и форма слагающих их частиц, характер связей между зернами. Главнейшие инженерно-геологические особенности обломочных горных пород.

Обломочные горные породы -кластические горные породы, осадочные горные породы, состоящие целиком или преимущественно из обломков различных горных пород (магматических, метаморфических или осадочных) и минералов (кварц, полевые шпаты, слюды, иногда глауконит, вулканическое стекло и др.).

Различают О. г. п. сцементированные и несцементированные, рыхлые. В сцементированных О. г. п. связующим веществом служат карбонаты (кальцит, доломит), окислы кремния (опал, халцедон, кварц), окислы железа (лимонит, гётит и др.), глинистые минералы и ряд др. О. г. п. часто содержат органические остатки: раковины моллюсков и др., стволы и ветви деревьев и т.п.

В основу классификации О. г. п. положен структурный признак - размер обломков. Выделяются грубообломочные породы, с размером обломков более 1 мм (несцементированные - глыбы, валуны, галька, щебень, дресва, гравий; сцементированные - Конгломераты, Гравелиты и др.); песчаные породы, или псаммиты, с размером частиц 1-0,05 мм (пески и песчаники); пылеватые породы, или Алевриты, с размером частиц 0,05-0,005 мм (алевриты и Алевролиты); глинистые породы, или Пелиты, с размером частиц менее 0,005 мм (глины, аргиллиты и др.). Иногда граница между алевритами и пелитами проводится по размеру частиц 0,001 мм . Глинистые породы могут быть как химического, так и обломочного происхождения. Выделяются также О. г. п. смешанного состава, сложенные обломками различной размерности - песчаными, алевритовыми и глинистыми. К ним относятся широко распространённые, особенно среди современных континентальных отложений, различные суглинки и супеси. Дальнейшее подразделение О. г. п. в пределах структурных подтипов производится по минеральному составу обломков и др. признакам. К О. г. п. принадлежат также продукты вулканических извержений: вулканический щебень, пепел - рыхлые породы и их сцементированные разновидности - туфы, туфобрекчии и породы переходные между обломочными и вулканогенными - туффиты и туфогенные породы.

При расчленённом рельефе и высокой динамике среды образуются грубообломочные породы, в условиях равнинного рельефа и небольшой скорости водных и воздушных потоков - песчаные, алевритовые и глинистые породы. Глинистые частицы осаждаются главным образом в спокойной воде. В прибрежной части морей и океанов на пляже и мелководье отлагаются галька и гравий, по мере движения в глубь бассейна они сменяются песками, алевритами и, наконец, глинистыми илами на глубине ниже уровня действия волн и течений. Однако встречаются галечники и пески на больших глубинах - результат действия различных донных течений и мутьевых потоков.

О. г. п. используют в качестве строительного материала, пески - в стекольной и металлургической промышленности. В речных и морских песках встречаются россыпи золота, платины, драгоценных камней, минералов титана, олова, вольфрама, редких и радиоактивных элементов.

12. Осадочные горные хемогенные и органогенные: классификация по происхождению, особенности состава, структуры, текстуры. Главнейшие инженерно-геологические особенности хемогенных и органогенных горных пород.

ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ – осадочные горные породы, состоящие из остатков животных и растений и продуктов их жизнедеятельности. Организмы обладают способностью концентрировать определённые вещества, не достигающие насыщения в природных водах, образуя скелеты или ткани, которые сохраняются в ископаемом состоянии.

По вещественному составу среди органогенных горных пород можно выделить карбонатные, кремнистые, некоторые фосфатные породы, а также, Горючие сланцы, нефть, твёрдые битумы. Органогенные горные породы карбонатные (Известняки) состоят из раковин фораминифер, кораллов, мшанок, брахиопод, моллюсков, водорослей и других организмов.

Своеобразными их представителями являются рифовые известняки, слагающие атоллы, барьерные рифы и другие, а также писчий мел. К органогенным горным породам кремнистым относятся: диатомит, спонголит, радиолярит и др. Диатомиты состоят из опаловых скелетов диатомовых водорослей, а также спикул кремнёвых губок и радиолярий. Спонголиты - породы, содержащие обычно более 50% спикул кремнёвых губок. Цемент у них кремнистый, из опаловых округлых телец, или глинистый, слегка известковистый, нередко включает вторичный халцедон. Радиоляриты - кремнистые породы, более чем на 50% состоящие из скелетов радиолярий, которые в современных океанах образуют радиоляриевый ил. Помимо радиолярий в них входят спикулы губок, редкие скорлупки диатомовых водорослей, кокколитофориды, опаловые и глинистые частицы. Многие яшмы имеют основу из радиолярий.

По условиям образования (главным образом применительно к карбонатным породам) можно различать биогермы - скопление остатков организмов в прижизненном положении, танато- и тафроценозы - совместное захоронение мёртвых организмов, живших здесь же или перенесённых волнами и течениями; породы, возникшие из планктонных организмов, называются планктоногенными (например, диатомит, мел, фораминиферовый известняк).

Если органические остатки подвергаются раздроблению в результате действия волн и прибоя, образуются органогенно-обломочные породы, состоящие из обломков (детрита) раковин и скелетов, скреплённых каким-либо минеральным веществом (например, кальцитом).

ХЕМОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ - группа пород, образовавшихся непосредственно путём химического осаждения из вод или растворов без участия биологических процессов.

В зависимости от способа и места осаждения, а также происхождения вод и растворов хемогенные горные породы могут быть осадочными, гидротермально-осадочными и гидротермальными. Способы осаждения: постепенное концентрирование вод и растворов в результате солнечного испарения, смешивание растворов 2 или более растворимых солей и понижение температуры растворов. По происхождению минералообразующие воды и растворы могут быть морскими, континентальными гидротермальными (слабо- минерализованными и рассольными).

Место осаждения; поверхность (морские и континентальные водоёмы) или недра Земли. В первом случае образуются протяжённые пластовые тела, во втором - трещинно-жильные линзовидные тела.

Преобладающая часть хемогенных горных пород является гибридной - гидротермально-осадочной, в меньшей степени - осадочной и гидротермальной.

Состав минералообразующих вод и растворов, а также тектонические и климатические условия определяют минералогический состав хемогенных горных пород и ценность их использования в качестве полезного ископаемого.

К хемогенным горным породам относятся все минеральные соли, калийные соли, эвапориты, сода, кремни и кремневидные опоки в ассоциации с трепелами, фосфориты, железомарганцевые руды, бокситы, хемогенные известняки, травертины, большая часть свинцово-цинковых, серных, бороносных и литиеносных руд, которые являются ценным сырьём для развития различных отраслей промышленности.

13. Метаморфические горные породы, их происхождение, формы залегания, минеральный состав, структура, текстура и свойства в образце и массиве.

Метаморф ические г орные пор оды -горные породы, ранее образованные как осадочные или как магматические, но претерпевшие изменение (метаморфизм) в недрах Земли под действием глубинных флюидов, температуры и давления или близ земной поверхности под действием тепла внедрившихся интрузивных масс.

Наиболее распространены метаморфические горные породы сланцеватой или полосчатой текстуры -сланцы, гнейсы, хотя нередки и массивные породы, например мраморы, кварциты, роговики. Кроме того, широко развиты породы с катакластическими текстурами, возникшими при дислокационном или динамическом метаморфизме, - разнообразные катаклазиты и милониты.

Состав метаморфических горных пород, как и их физико-механические свойства, варьирует в широких пределах. Различают метапелиты - производные кислых осадочных и изверженных пород (аргиллитов, алевролитов, песчаников, гранитоидных вулканитов и интрузивных пород) и метабазиты - производные основных осадочных и магматических пород. Особняком стоят карбонатные метаморфические горные породы - мраморы, кальцифиры, карбонатные катаклазиты.

По характеру температурного воздействия различают регионально-метаморфизованные (низкий температурный градиент, огромные региональные объёмы метаморфические горные породы, возникших в сходных интервалах температуры и давления) и контактово-метаморфизованные горные породы (локально высокие температурные градиенты возле магматических тел, малые глубины, небольшие объёмы метаморфических горных пород, возникших в сходных интервалах температуры и давления, концентрическая зональность около интрузивных тел). Контактово-метаморфизованные горные породы, образованные за счёт глинистых и других алюмосиликатных горных пород, - роговики, за счёт известняков - мраморы,бокситов - наждаки.

Среди регионально-метаморфизованных пород выделяют различные типы метаморфических горных пород, характерные для определённых фаций метаморфизма. Это разнообразные сланцы от низкотемпературных хлоритовых и серицитовых до кристаллических сланцев различного состава, образованных в высокотемпературных условиях. Существенно роговообманково-плагиоклазового состава метабазиты называются амфиболитами. Гнейсы - метапелитовые полосчатые породы высоких ступеней метаморфизма, близкие к гранитоидам по химическому составу. К метаморфическим горным породам высоких давлений (1500 МПа) многие исследователи относят эклогиты - массивные существенно гранато-пироксеновые породы со значительным содержанием пиропа в гранате и жадеита в пироксене.

14. Абсолютный и относительный возраст горных пород. Метод определения возраста горных пород. Шкала геологического времени.

Геологический возраст – возраст горных пород. Геологический возраст – это время, прошедшее от определенного события в геологической истории Земли: отложения слоя горных пород, образования гор, оледенения и пр. Различают относительный и абсолютный геологический возраст.

· Абсолютный геологический возраст – возраст горных пород, выраженный в абсолютных единицах времени; устанавливается на основании изучения распада радиоактивных элементов (уран, торий, калий, рубидий и др.), содержащихся в минералах. Оценивается обычно в млн. лет. Термин применяется условно, так как каждая из полученных цифр не «абсолютна» и нередко даётся в первом приближении (с минимальной ошибкой ± 5%).

· Относительный геологический возраст – возраст горных пород, устанавливаемый на основании взаимного положения слоев в разрезе. При пологом залегании слоев нижние являются более древними, а верхние - более молодыми (закон последовательности напластования). Сравнение осадочных толщ удалённых друг от друга районов позволило создать общую стратиграфическую шкалу, подразделённую на ряд отрезков (систем), характеризующихся специфическим комплексом растительных и животных остатков. Путём анализа найденных в пластах окаменелостей производится привязка отложений к общей шкале, т. е. определение относительного геологического возраста.

· тратиграфический метод основан на том, что возраст слоя при нормальном залегании определяется – нижележащие их слои являются более древними, а вышележащие-более молодыми. Этот метод может быть использован и при складчатом залегании слоев. Не может быть использован при опрокинутых складках.

· Литологический метод основан на изучении и сравнении состава пород в разных обнажениях (естественных – в склонах рек, озер, морей, искусственных – карьерах, котлованах и т.д.). На ограниченной по площади территории, отложения одинакового вещественного состава (т.е. состоят из одинаковых минералов и горных пород), могут быть одновозрастными. При сопоставлении разрезов различных обнажений используют маркирующие горизонты, которые отчетливо выделяются среди других пород и стратиграфически выдержаны на большой площади.

· Тектонический метод основан на том, что мощные процессы деформации горных пород проявляются (как правило) одновременно на больших территориях, поэтому одновозрастные толщи имеют примерно одинаковую степень дислоцированности (смещения). В истории Земли осадконакопления периодически сменялись складчатостью и горообразованием.

· Биостратиграфические или палеонтологические методы состоят в определении возраста горных пород с помощью изучения ископаемых организмов.

· Определение относительного возраста магматических и метаморфических горных пород (все выше охарактеризованные методы – для определения возраста осадочных пород) осложнено отсутствием палеонтологических остатков. Возраст эффузивных пород, залегающих совместно с осадочными устанавливается по соотношению к осадочным породам.

· Относительный возраст интрузивных пород определяется по соотношению магматических пород и вмещающих осадочных пород, возраст которых установлен.

· Определение относительного возраста метармофических пород аналогично определению относительного возраста магматических пород.

15. Геологические карты и разрезы.

Геологическая карта – изображение геологического строения определенной территории земной коры. Она дает представление не только о геологическом строении поверхности земли, но в определенной мере и о внутреннем строении земной коры.

Инженерно-геологические карты бывают трех видов: 1) инженерно-геологических условий, 2) инженерно-геологического районирования и 3) инженерно-геологические карты специального назначения. Каждая такая карта включает условные обозначения (рис. 91), геологические разрезы и пояснительную записку.Карта инженерно-геологических условий содержит информацию для всех видов наземного строительства.

Карта инженерно-геологического районирования отражает разделение территории на части (регионы, области-районы и т. д.) в зависимости от общности их инженерно-геологических условий.

Карты специального назначения составляют применительно к конкретным видам строительства. Они содержат оценку инженерно-геологических условий территории строительства и прогноз инженерно-геологических явлений.

В основу составления геологической карты положены след. принципы: на карте условными знаками (цветом-краской, штриховкой, буквенными индексами и др. знаками) показывается распространение осадочных, изверженных и метаморфических горных пород различного возраста. Состав и возраст пород отображается цветом и особыми спец знаками. Линиями разной толщины обозначаются геологические границы горных пород, слагающие геологические тела и тектонические нарушения – разломы. Форма границ позволяет судить об условиях залегания, соотношении горных пород, геологических структурах и поведении горных пород на определенных глубинах.

Геологические разрезы представляют проекцию геологических структур на вертикальную плоскость и позволяют выявить геологическое строение по глубине. Их строят по геологической карте или по данным разведоч­ных выработок (шурфов, буровых скважин). Вертикальный масштаб разрезов обычно принимается в 10 и более раз крупнее горизонтального.

На геологическом разрезе показывают возраст, состав, мощность, условия залегания грунтов, гидрогеологические условия.

16. Тектонические движения земной коры. Складки, трещины и разрывы в земной коре.

Тектонические движения и их значение в формировании кристаллического фундамента.

Процессы внутренней динамики (эндогенные процессы) можно подразделить на:

1 – магматизма;

2 – метаморфизма (большие давления и температура);

3 – тектонические.

Все они тесно связаны друг с другом и взаимно влияют.

Движения земной коры с её деформациями и изменением залегания пород называются тектоническими процессами. Их можно разделить на три основных типа:

Колебательные - медленные поднятия и опускания участков земной коры с образованием крупных выпуклостей и прогибов;

Складчатые - смятие горизонтальных слоев земной коры в складки без их разрыва;

Разрывные - с разрывом слоев и массивов горных пород.

Колебательные движения. Отдельные участки земной коры на протяжении многих столетий поднимаются, другие в это же время опускаются с их изменением наоборот со временем. Различают виды таких движений земной коры: 1 – прошедших геологических периодов; 2 – новейшие четвертичного периода; 3 – современные с изменением высот поверхности земли в данном районе.

Кристаллический фундамент платформы неровный. В нем впадины – синклинали, поднятия – антиклинали. Амплитуда колебаний на платформе достигает 2-3 км.

17. Сейсмические явления: землетрясения и цунами. Магнитуда и бальность землетрясения.

Землетрясение , геол., заметные колебания земной коры, происходящие от действия внутренних сил. Различают медленные, слабо заметные колебания и быстрые разрушительные перемещения пластов земной коры. Последние известны под землёй в тесном смысле, причины землетрясения: смещение, оседание пластов земной коры, провалы вследствие размывов и вообще действия воды и вулканические явления. Последние сопровождаются выделением водяных паров, газов, шлака, грязи. Для изучения Земли устроены особые станции (сейсмические) с приборами (сейсмометрами), отмечающими быстроту распространения колебаний земной коры.

Причины: Существуют две основные причины землетрясений:
Одной из них являются процессы поверхностного характера, которые вызывают незначительные землетрясения. Эти процессы заключаются в том, что плиты, дрейфующие вдоль таких великих разломов, как, например, разлом Сан-Андреас в Калифорнии или Альпийский разлом в Новой Зеландии, действуют подобно ножницам, круша края друг друга.

Вторая причина отражает более глубокие процессы, происходящие в зонах вдоль краёв смещающихся плит, где рёбра этих масс земной коры погружаются в земную мантию и на глубине около 500 км повторно всасываются, поглощаются. По этой причине происходят уже более крупные землетрясения.

БАЛЛЬНОСТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ - интенсивность землетрясения, выраженная в баллах. В СССР с 1952 г. принята 12-балльная шкала С. В. Медведева. При определении Б. з. по этой шкале учитывается совокупность многих признаков: показания "сейсмологических станций, характер повреждений зданий и сооружений (с раздельным учетом типов зданий, степени повреждений и количества поврежденных зданий), остаточные явления в грунтах и изменения режима грунтовых и наземных вод, субъективные ощущения толчков и колебаний. Упрощенная характеристика землетрясений разной балльности: 1-4 - слабые, не вызывают разрушений; 5-7 - сильные, разрушают ветхие постройки; 8 - разрушительные, падают фабричные трубы, частично разрушаются прочные здания; 9 - опустошительные, разрушается большинство зданий, появляются значительные трещины на поверхности Земли; 10 - уничтожающие, разрушаются мосты, разрываются трубопроводы, происходят оползни; 11 - катастрофы, разрушение всех сооружений, изменения ландшафта; 12 - сильные катастрофы, большие изменения рельефа местности на обширном пространстве.

Магнит уда землетряс ения - условная величина, характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызываемых землетрясениями или взрывами; пропорциональна логарифму энергии колебаний. Обычно определяется максимумом отношения амплитуды к периоду колебаний, регистрируемых сейсмографами. М. з. позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Увеличение М. з. на единицу соответствует увеличению энергии колебаний в 100 раз. Самые сильные известные землетрясения имеют М. з. не более 9 (приблизительно соответствует 1019дж или 1026эргов ). Сила землетрясения в баллах оценивается сотрясениями и разрушениями на земной поверхности и зависит, помимо М. з., от глубины очага и геологических условий эпицентральной зоны. При неглубоком очаге разрушения могут в эпицентре начинаться при М. з около 5, а при очаге на глубине в сотни км при М. з., равной 7, разрушения почти не происходят.

Цунами -океанские волны большой длины (до 1500 км), возникающие в результате сдвига вверх или вниз протяженных участков дна при сильных подводных и прибрежных землетрясениях и, реже, вследствие вулканических извержений и других тектонических процессов. Период от 15 до 60 минут, скорость от 50 до 1000 км/ч, высота в области возникновения от 0,01 до 5 м, а у побережья 10 м и более (иногда до 50 м). Могут приводить к катастрофическим последствиям.

18. Сейсмическое районирование и микрорайонирование.

Сейсмическое районирование -оценка потенциальной сейсмической опасности в сейсмоактивном районе. Выделение сейсмоопасных районов основывается на результатах совместного анализа инструментальных и макросейсмических данных о землетрясениях прошлых лет (интенсивность колебаний на поверхности Земли, пространственное распределение очагов землетрясений, их размеры, магнитуда и энергия землетрясений, повторяемость и т. п.) и геологических особенностях района (история геологического развития, интенсивность и контрастность новейших и современных тектонических движений, возраст и характер тектонических нарушений, их активность и т. п.).

Уточнение величины сейсмических воздействий на сооружения в зависимости от местных условий конкретного участка территории сейсмоопасного района (физические и динамические свойства грунтов и подстилающих пород, мощность верхних слоев земной коры, наличие многолетнемёрзлых горных пород, тектонические условия, особенности рельефа, спектральные свойства приходящих сейсмических волн и т. п.) составляет предмет сейсмического микрорайонирования. Графическим выражением С. р. являются карты, содержащие сведения об интенсивности сотрясений (в баллах) для любого географического пункта при средних грунтовых условиях. Согласно Строительным нормам и правилам, к средним грунтовым условиям относятся глины, суглинки, пески, супеси при положении уровня грунтовых вод глубже 8м от поверхности Земли, а также крупнообломочные грунты при положении уровня грунтовых вод от 6 до 10 м от поверхности Земли. В СССР общая площадь сейсмоопасных районов составляет 28,6% территории страны (в т. ч. на 9-балльные районы приходится 2,4%, на 8-балльные - 3,2%). районы возможных 9-балльных землетрясений находятся в Средней Азии, Прибайкалье, Камчатке, Курильских островах и др.; 8-балльные районы - в Молдавии, Крыму, на Кавказе, в Южной Сибири и др.

Сейсмическое микрорайонирование выполняется с целью уточнения характеристик сейсмической опасности на основании данных инженерно-сейсмологическихисследований об очагах землетрясений с эпицентрами, удаленными на расстояние до 100 км от участка строительства, о сейсмическом режиме строительных площадок, о сейсмических свойствах изучаемой толщи грунта, о геоморфологических условиях участка строительства и влиянии погребенных разрывных тектонических структур на сейсмическое воздействие.

Основной геологической задачей является проведение полевых сейсмических исследований для количественной оценки относительных изменений (приращений) сейсмической интенсивности.

Сейсмическое микрорайонирование включает следующие виды работ :

· изучение материалов ранее выполненных исследований по инженерной геологии, сейсмотектонике и сейсмичности региона, а также данных общихинженерно-геологических изысканий и аэрокосмического зондирования участка строительства;

· визуальные сейсмотектонические и макросейсмические обследования на участке строительства и прилегающей территории;

· геологические, геодезические, геофизические и геохимические работы;

· комплексный анализ всей совокупности полученных данных, оформленный в виде сводного отчета, включающего карту (схему) сейсмического микрорайонирования участка строительства.

В результате выполнения работ по сейсмическому микрорайонированию определяются коэффициенты к параметрам колебаний грунта (ускорению, скорости, перемещению), соответствующим исходной сейсмичности района строительства. Эти коэффициенты учитывают сейсмотектоническую обстановку в районе строительства (Kс.т), сейсмический режим (Kс.р), местные инженерно-геологические условия (Кгр) и рельеф местности (Кр.м).

19. Рельеф поверхности Земли и его связь с тектоническими движениями.

Высота поверхности в пределах материков меняется от нескольких десятков метров над уровнем моря, до нескольких километров – уходящих далеко в небо снежных пиков Гималаев. Самое характерное для строения поверхности – это резкое сочленение разновысотных областей. Океаны и материки. Горные системы – Гималаи, Кордильеры, Альпы, Кавказ, Тянь-Шань и другие – четко обособленными глыбами возвышаются над окружающими их плоскогорьями или низменностями. Не менее резко разграничиваются между собой плоскогорья и низменности, например, области пустынь Восточной Австралии с высотами до 1500м и прилегающая к ней с востока низменность с отметками, редко превышающими 100м, граничит вдоль линии проходящей почти через весь континент в северо-восточном направлении.

Сочетание разновысотных областей настолько яркая черта, что если взглянуть на физическую карты мира, то материки представятся в виде мозаики, состоящей из участков различных форм и размеров, различных оттенков зелёного и коричневого цвета. В глобальном плане выделяются самые крупные единицы, такие как Гималаи, Кордильеры, Урал, Тянь-Шань, Западно-Сибирская низменность. Каждая из этих единиц в свою очередь состоит из обособленных разновысотных участков – отдельных хребтов, межгорных впадин, плоскогорий и пр.

И так, рельеф. Слово это произошло от французского relief – выпуклость. Оно весьма точно отражает вложенное в него содержание. В самом деле, несмотря на множество различных типов рельефа поверхности, главной, определяющей его чертой будет общий гипсометрический уровень (т. е. абсолютная высота, высота над уровнем моря) области в целом и относительная разница высот её отдельных участков. Важны также форма и размеры этих участков, характер их перехода, иными словами, то или иное их сочетание.

Первой научной гипотезой, трактующей образование рельефа взаимосвязано с развитием земной коры, была контракционная. Исходя из предпосылок этой гипотезы, затвердевшая земная кора подверглась различным механическим дислокациям в связи с уменьшением объёма внутренних частей планеты по мере их охлаждения. Возникли складки (горы), разрывы и пр.

В настоящее время мировой популярностью пользуется гипотеза тектоники плит. Согласно этой гипотезе, движение материков и отдельных плит земной коры приводит к нагромождению масс земной коры в определённых зонах – в краевых частях плит или при их сопряжении. Так, например, возникновение Гималаев трактуется как результат сближения Азии и Индостанского полуострова.

Рельеф поверхности, который мы наблюдаем, формировался в течение чрезвычайно длительного времени. При этом он обязан взаимодействию двух разнонаправленных сил: внутренних – эндогенных и внешних – экзогенных. Первые реализуются посредствам тектонических процессов, приводящих, какова бы ни была их природа, к возникновению первичных контрастных форм поверхности. Эндогенное рельефообразование в равной степени мажет характеризоваться и воздыманиями, и опусканиями.

Экзогенные силы направлены уже на сглаживание контрастных форм поверхности возвышенности под воздействием атмосферных процессов и водных потоков разрушаются, впадины заполняются сносимым материалом. Экзогенные силы действуют непрерывно как во время формирования тектонического рельефа, так и позднее. Экзогенные факторы начинают преобладать над эндогенными лишь только, когда тектонические процессы становятся менее активными или совершенно затухают.

Итак, разновысотная мозаика поверхности планеты обязана формам тектонического рельефа.

20. Виды воды в горных породах (грунтах) и их влияние на состояние и свойства горных пород.

Подземные воды подразделяют: по характеру их использования - хозяйственно-питьевые воды, технические, промышленные, минеральные, термальные; по условиям залегания в земной коре

21. Понятие подземные воды. Происхождение подземных вод.

Подземные воды образуются преимущественно путем инфиль-трации. Атмосферные осадки, речные и другие воды за счет гравитации просачиваются по крупным порам и трещинам пород. На глубине они задерживаются на водоупоре, возникают горизонты подземных вод. Количество воды зависит от многих факторов: характера рельефа, состава и водопроницаемости грунтов, климата, растительного покрова, деятельности человека.

Воды земной коры постоянно пополняются ювенильными водами, возникшими в глубине земли с выходом на поверхность Земли в виде паров и горячих источников при вулканической деятельности. В зонах замедленного водообмена образуются минерализованные (соленые) воды так называемого седиментационного происхождения из древних морских осадков в начале геологической истории земной коры.

. Подземные воды подразделяют: по характеру их использования - хозяйственно-питьевые воды, технические, промышленные, минеральные, термальные; по условиям залегания в земной коре (рис. 52) - верховодки, грунтовые, межпластовые, трещинные, карстовые, вечной мерзлоты. В инженерно-геологических целях подземные воды классифицируют по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные.

22. Физические и химические свойства подземных вод, их жесткость, агрессивность.

При гидрогеологических исследованиях определяются следующие главнейшие физические свойства подземных вод: температура, цвет, прозрачность, вкус, запах и удельный вес.
Температура подземных вод изменяется в широких пределах. В высокогорных районах и в области распространения многолетней мерзлоты она низкая; высокоминерализованные воды местами имеют даже отрицательную температуру (-5° С и ниже). В районах молодой вулканической деятельности, а также в местах выходов гейзеров (Камчатка, Исландия и др.) температура воды иногда превышает 100° С. Температура неглубоко залегающих подземных вод. В средних широтах обычно изменяется в пределах 5-12° С и обусловливается местными климатическими (в основном) и гидрогеологическими условиями.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-11