Инженерная геология

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования  «Норильский Индустриальный Институт»

 

 

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых

 

 

 

 

 

 

Инженерная геология

Контрольная работа

 

 

 

 

 

 

 

 

Шифр:10133

Студент: Данилова А.А.

Группа: ПС-10(з)                                                         Проверил: Мирошникова Е.К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Норильск 2012

   Содержание

 

1. Что такое минерал? Что такое горная порода?...........................3

2. Осадочные породы - хемогенные……….………………………………6

3. Пластическая деформация слоев….………………………………….12

4. Список литературы……………………………………………………..19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Что такое минерал? Что такое горная порода?

 

Земная кора состоит  из горных пород, представляющих собой  агрегаты нескольких (иногда одного) минералов. Горные породы - это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических). Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными, а породы из нескольких минералов называют сложными или полиминеральными.      

Минерал - природное образование, однородное по внутреннему строению, химическому составу и физическим свойствам. Возникающие  при различных химических и физико - механических процессах, протекающих в земной коре. Всего их известно несколько тысяч, но основную массу горных пород составляют несколько десятков наиболее распространенных-породообразующих - минералов.

В настоящее время следует  различать два вида минералов:

1)Природного происхождения, рождение которых связано с процессами в земной коре;

2)Искусственного происхождения, которые возникли в процессе техногенной деятельности человека (в том числе и целенаправленной);

Каждый минерал имеет  определенное внутреннее строение и  присущие только ему внешние признаки и характеризуется своими свойствами. Все это обуславливается условиями  тех геологических процессов, в  которых рождаются минералы. Каждый минерал может существовать в  природе лишь в определенных термодинамических  условиях. При изменении этих условий  минеральное тело видоизменяется или  разрушается.

Минералы обладают кристаллической  структурой или бывают аморфными. Большинство  минералов имеет кристаллическое  строение, в котором атомы расположены  в строго определенном порядке, создавая пространственную решетку. Благодаря этому многие минералы внешне имеют вид правильных многогранников.

Со строением и характером пространственной решетки  связанны свойства кристаллических тел. Прежде всего минералы обладают однородностью  строения, состава и свойств, так  как в каждой своей части, вплоть до размеров элементарной ячейки, они  обладают одинаковым кристаллическим  строением и химическим составом. Свойства минералов могут быть одинаковы по всем направлениям или разными по различным направлениям.

Каждый минерал характеризуется  определенным химическим составом. В  отдельных случаях можно встретить  минералы сходного химического состава, но в этом случае они обязательно  имеют различное внутреннее строение, а следовательно, и различную внешнюю форму.

Условия, в которых образуются минералы в природе, отличаются большим  разнообразием и сложностью. Различают  три основных процесса минералообразования: эндогенный, экзогенный и метаморфический.

Эндогенный процесс  связан с внутренними силами Земли  и проявляется в ее недрах. Минералы формируются из магмы- силикатного огненно-жидкого расплава. Эндогенные минералы обычно плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кислотам, щелочам.

Экзогенный процесс  свойственен поверхности земной коры. При этом процессе минералы формируются  на суше и в море. В первом случае их создание связано с процессом  выветривания, т.е. разрушительным воздействием воды, кислорода, колебаний температуры  на эндогенные минералы. Во втором случае минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов. В экзогенном процессе ряд минералов образуется также  за счет жизнедеятельности различных  организмов. Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В большинстве случаев  они имеют низкую твердость, активно взаимодействуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфизмом называется преобразование ранее образовавшихся пород при изменении условий  их существования, под действием  высоких давления, температуры, химически  активных жидкостей и газов. Метаморфические, или видоизмененные, горные породы образовались в толще земной коры в результате значительного видоизменения осадочных или магматических горных пород под воздействием высокой температуры, высокого давления и других факторов. В этих условиях происходила перекристаллизация минералов без их плавления, способствовавшая повышению плотности образовавшихся пород по сравнению с исходными. Как правило, метаморфические горные породы имеют сланцеватое строение, но иногда могут сохранять структуру первичных пород.

К горным породам относятся  граниты, базальты, лавы, известняки, сланцы и многие другие, в том числе  более мягкие или даже рассыпающиеся  породы, вроде глины или лёсса, но слагающие самостоятельно большие  участки земли.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы образовались в результате остывания огненно-жидкой массы - магмы, которая разрывала земную кору и разливалась на ее поверхности или остывала в земной коре, не достигнув ее поверхности. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делят на глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные). 
          Глубинные горные породы (граниты, сиениты, диориты и др.) образовались в результате медленного остывания магмы в толще земной коры под значительным давлением верхних слоев. В таких условиях горные породы приобрели равномерную кристаллическую структуру в результате того, что крупные зерна различных минералов прочно срослись между собой.  
          Излившиеся горные породы (базальты, андезиты, диабазы и др.) образовались при быстром остывании магмы на поверхности земли. В таких условиях не происходила полная кристаллизация остывающей магмы. В зависимости от условий образования излившиеся горные породы имеют мелкозернистое, скрытокристаллическое или аморфное строение. Если же из вязкой магмы медленно выделялись газообразные продукты, образовывалась пористая, или пемзообразная, структура. Кроме того, к изверженным горным породам относятся обломочные породы, которые образовались из мельчайших частиц раздробленной лавы, выброшенной на поверхность земли при извержении вулканов. Эти отложения остались в рыхлом состоянии (вулканический пепел, пемза) либо при наличии природных цементирующих веществ и под давлением вышележащих слоев превратились в плотные цементированные породы (вулканический туф). 
           Осадочные горные породы часто называют вторичными. Они образовались в результате разрушения (выветривания) изверженных (первичных) и других горных пород под воздействием внешних условий или в результате осаждения веществ из какой-либо среды. По характеру образования и составу осадочные горные породы делят на обломочные породы (механические отложения), глинистые, а также химические осадки и органогенные. 
            Обломочные породы (механические отложения) грубые продукты механического разрушения изверженных и других горных пород под действием резкой смены температур, воздействия йоды и негра (брекчии, конгломераты, пески и др.) - Они представляют собой рыхлую смесь, состоящую из отдельных зерен разрушившейся первичной горной породы; в ряде случаев рыхлые смеси подвергались цементации различными природными веществами, образовав при этом сплошные горные породы. 
          Глинистые породы - дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедших в новые минеральные виды. 
         Химические осадки - хемогенные горные породы, образовавшиеся при осаждении из водных растворов минеральных веществ с последующим их уплотнением и цементацией (доломит, магнезит и др.) . 
          Органогенные породы образовались в результате отложения остатков живых и растительных организмов, скелеты и панцири которых содержали минеральные вещества. Такие отложения, как правило, подвергались уплотнению и цементации (известняки, мел и др.).

                 Осадочные породы хемогенные

Осадочные горные породы образовались на поверхности  литосферы в результате накопления минеральных масс, полученных в процессе разрушения магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Процессы разрушения горных пород литосферы и накопления новых пород на поверхности Земли идут повсеместно: в пустынях, где энергичную работу ведет ветер; вдоль морских и океанических берегов, где волны перемещают обломочный материал; на дне глубоких частей морей и океанов, где отмирающие организмы дают начало толщам осадочных пород. Условия образования накладывают существенный отпечаток на облик осадочных пород. В одних случаях они состоят из обломков ранее разрушенных горных пород, в других – из скопления органических остатков, в третьих – из кристаллических зерен, выпавших из раствора.

Образование осадочных  пород представляет собой сложенный  и длительный процесс, связанный  со всеми процессами  внешней  динамики Земли. В образовании осадочных  пород можно выделить следующие  стадии:

1)образование  исходного осадочного материала;

2) перенос осадочного  материала;

3) накопление  осадка;

4) преобразование  осадка в осадочную породу;

5) изменение осадочной  породы до начала метаморфизма  или начала выветривания;

Количество пород  осадочного происхождения достаточно велико. По условиям образования их разделяют на три группы:

1) обломочные (кластические), образовавшиеся благодаря механическому разрушению ранее существовавших пород;

2) химические, образовавшиеся  в результате выпадения осадков  из растворов;

3) органогенные, возникшие как следствие жизнедеятельности  организмов.

Хемогенные породы образуются в результате выпадения  из водных растворов химических осадков. Такой процесс происходит в водах  морей, континентальных усыхающих  бассейнов, соленых источниках и  т.д. Важную роль в их образовании играет испарение, поэтому второе их название - эвапориты. К таким породам относятся различные известняки, известковый туф, доломит, ангидрит, гипс, каменная соль и др. Общей для этих пород особенностью является их растворимость в воде, трещиноватость.

Эвапориты - продукты испарения воды путём её постепенного сгущения в замкнутых и полузамкнутых водоёмах за счёт солнечной радиации. Эвапориты могут быть жидкими (седиментационные рассолы) и твёрдыми (минералы, осадки).

К эвапоритам относятся осадки и рассолы современных морских заливов и лагун, континентальных. Осадки в них представлены набором минералов от труднорастворимых (хемогенный кальцит, гидромагнезит, гипс) до легкорастворимых (галит, астраханит, мирабилит, глауберит, эпсомит, карналлит). Для водоёмов характерно изменение солёности вод в пространстве, что приводит к избирательному выпадению в осадок солей по мере нарастания их минерализации солнечным испарением в последовательности, отвечающей законам физической химии.

Наиболее распространенными  породами являются известняки, которые  по своему происхождению могут быть также обломочными, органогенными.       Известняк - осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко - из арагонита. Химический состав чистых известняков близок к кальциту. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелко- и скрытокристаллический, по блеску на изломе - перекристаллизованный и кавернозный. Кристаллический известняк - массивный и плотный, слабопористый; травертиновый - кавернозный и сильнопористый. Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк; ракушечный известняк, состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом; детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом; водорослевый известняк. Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой объёмной массой и легко обрабатываются . Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины, с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня. Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим водопоглощением. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

По макротекстуре и условиям залегания среди известняков различают массивные, горизонтально- и наклоннослоистые, толсто- и тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые, пятнистые, комковатые, рифовые, фунтиковые, стилолитовые, подводно-оползневые и др. По происхождению выделяют органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки. Хемогенные известняки возникают в результате осаждения извести с последующей перекристаллизацией карбонатной массы осадков, преимущественно из морской воды (кристаллический известняк) или от натёков из минерализованных источников (травертин).