Формы залегания ОГП: 1 – слои; 2 – линзы; 3 – выклинивание слоя;

4 – пережим слоя (пласта); 5 – пропласток (прослоек)

Обломочные ОГП

Представляют собой скопления обломков ранее существовавших пород как результата их физического выветривания – увеличения трещиноватости с дальнейшим дроблением, измельчением пород под действием перепадов температуры, замерзания в порах и трещинах воды, кристаллизации солей при ее испарении. По размеру обломки или частицы объединяются в группы – фракции. Выделяются следующие фракции с размерами (мм): валуны (глыбы) d >100; галька (щебень) 40…100; гравий (хрящ, дресва) 2…40; песок 0,05…2; пыль 0,005…0,05; глина d<0,005. Содержание различных фракций в процентах по отношению ко всей массе достаточно представительной пробы породы называется гранулометрическим составом. Он приводится в табличной или графической форме и является важной характеристикой любых дисперсных грунтов.

В природе обломочные породы представляют собой смесь различных фракций. Наименование породе присваивается по преобладающей фракции, cоставляющей по массе более 50%. Если связи между частицами отсутствуют, породы называются рыхлыми или несвязными. Это галечник, гравий, щебень, хрящ, песок. Для последнего ограничивается также содержание глинистой фракции тремя процентами. Цементированные природным цементом галька и гравий называются конгломератом; то же, щебень и хрящ – брекчия. Конгломераты образуются в прибрежной зоне морей и поэтому распространены шире брекчий. Цементированный песок называется песчаником. Цементированными оказываются продукты вулканических извержений – пепел, песок и др. Оседая на землю, уплотняясь, цементируясь и твердея, они образуют пористые породы, называемые вулканическим туфами или туффитами, если включают обломочный материал другого происхождения. Прочность несвязных пород зависит от трения между отдельными частицами; при шероховатой, угловатой их форме оно больше. Большое значение имеет плотность «упаковки» частиц: плотные породы будут и более прочными.

Для цементированных пород очень важен вид природного цемента. По минеральному составу он может быть кремнистым (из минералов опал, халцедон), карбонатным (кальцит, доломит), железистым (лимонит), гипсовым, глинистым. В указанном порядке прочность цемента убывает; гипсовый растворим в воде, глинистый самый слабый и в воде размокает. Песчаники с кремнистым цементом по прочности могут не уступать граниту, а с глинистым иметь сопротивление сжатию 1 Мпа и менее. Цемент может быть смешанным, состоящим из разных минералов – например, карбонатно-гипсовым и т.п.

Глинистые ОГП

Наиболее распространены среди осадочных пород. Представляют собой продукты физического и химического выветривания первичных пород и обладают свойством пластичности: в некотором интервале влажности могут менять форму без нарушения сплошности – без появления трещин. Вне интервала пластичности с уменьшением влажности переходят в твердое состояние, а при увеличении – в текучее. Для глинистых пород особенно характерна дисперсность с высоким содержанием наиболее мелких фракций – пылеватой и глинистой.

В начале своего формирования (диагенеза) глинистая порода представляет собой ил с большими влажностью и пористостью. Постепенно уплотняясь и обезвоживаясь, ил переходит в собственно глинистую породу, которая в зависимости от содержания глинистой фракции называется супесью (при содержании 3…10%), суглинком (10…30%), глиной (более 30%). Глинистые породы могут содержать различные примеси, что отражают в их названии: глины известковистые, кремнистые, железистые и т.д.

Особой разновидностью глинистых пород являются лессы. Их особенности – большое содержание пылеватой фракции, высокая пористость, (причем некоторые поры различимы на глаз - макропоры), малая естественная влажность, наличие в минеральном составе карбонатов и сульфатов. В природном состоянии лессы достаточно прочны, но при дополнительном увлажнении (замачивании), резко уплотняются даже под собственным весом, давая большие и быстропротекающие осадки - просадки. Отсюда их характеристика: «макропористые просадочные при замачивании грунты». При строительстве на них обязателен учет указанной особенности. При длительном уплотнении лессы переходят в твердое камнеподобное состояние. Такие породы называют алевролитами. По своим свойствам они близки к аргиллитам.

Химические и биохимические ОГП

Это породы, образовавшиеся в результате выпадения вещества из водных растворов и накопления остатков растительных и животных организмов. По минеральному составу выделяют группы карбонатных, кремнистых, сульфатно-галоидных и углисто-битуминозных пород.

Наиболее распространенные карбонатные породы – известняки, состоящие в основном из кальцита. В виде примесей содержат глину, доломит, кремнистые соединения. К карбонатным породам относятся также мергель, представляющий смесь глины с кальцитом и доломит, состоящий из одноименного минерала с примесью гипса, кальцита и др. К кремнистым породам относятся диатомит, трепел, опока; их основной минерал опал. Диатомит – сильно пористый, легкий, белого цвета, представляет собой скопление скорлупок диатомовых водорослей и по виду напоминает мел. Трепелы несколько плотнее, часто с примесью глины, карбонатов. Опоки представляют собой уплотненные трепелы; порода твердая и пористая, но поры неразличимы невооруженным глазом. К сульфатам относятся гипс и ангидрит, к галоидам – каменная соль, состоящая из галита и калийная – из сильвина. Из водных растворов перечисленные соли выпадают в определенной последовательности: сульфаты, каменная соль, затем калийная. Поэтому часто встречаются вместе, залегая слоями и чередуясь с песчаниками, глинами, известняками. Отличительная черта – легкая растворимость, особенно у галоидов. Основное значение перечисленные породы имеют как полезные ископаемые; свойства торфа – основного типа отложений болот – важны также для строительства, особенно транспортного.

6.Метаморфизм. Действующие факторы и типы метаморфизма. Ммгп, названия, свойства и строительная оценка.

Метаморфизмом называется преобразование ранее образовавшихся пород при изменении условий их существования, под действием высоких давления, температуры, химически активных жидкостей и газов. Образующиеся при этом породы называются метаморфическими (ММГП); это гнейс, кварцит, мрамор, различные кристаллические сланцы. МГП и ММГП составляют большую часть массы ЗК.

Главными факторами метаморфизма являются:

-температура,

-давление,

-растворы и газы, выделяющиеся из магмы.

Обычно эти факторы действуют одновременно, но преобладающим является какой-нибудь один; он и определяет тип метаморфизма.

Метаморфизм, связанный с изменением давления, называется динамометаморфизмом (все округлые части породы (например, гальки в конгломератах) сдавливаются и превращаются в линзообразные включения, зерна породы также раздавливаются в направлении, перпендикулярном к направлению давления).

С изменением температуры — термометаморфизмом (главную роль играет повышение температуры. При разогревании породы происходит перекристаллизация вещества. В этом процессе часто принимает участие вода, которая, превращаясь в пар и вступая в реакции, способствует образованию новых минералов).

Связанный с газами и парами - пневматолитовым и гидротермальным метаморфизмом

(воздействие газов и паров воды совершается обычно в условиях повышенной температуры, в результате сильно изменяются не только структура и текстура породы, но и ее химический состав).

ММГП — породы, изменившие минеральный состав или размер и текстуру агрегатов зёрен без существенного изменения химического состава под воздействием флюидов (циркулирующие в глубинах Земли насыщенные парами растворы), температуры и давления. Соответствующие породы имеют наибольшее распространение; структура их кристаллическая, а по текстуре они могут быть сланцеватыми (гнейсы и различные сланцы) и несланцеватыми (мраморы и кварциты).

Гнейсы – породы, по минеральному составу и механическим свойствам близкие к гранитам, из которых они образуются при перекристаллизации последних. Но при метаморфизме может происходить изменение и минералогического состава; например, гнейсы возникают также в ходе глубокого метаморфизма глинистых пород.

Сланцы – породы с наиболее отчетливо выраженной сланцеватостью, возникшей как результат перекристаллизации при метаморфизме. Плоскости сланцеватости ослаблены, по ним породы раскалываются при ударе и разрушаются при выветривании. Из-за анизотропности и легкой выветриваемости мало пригодны как строительный камень. Название сланца устанавливается по преобладающему минералу – слюдяной, тальковый, хлоритовый и др.

Мраморы представляют собой перекристаллизованные известняки и доломиты. В качестве примесей содержат кварц, графит, гематит, хлорит, пирит и др., что влияет на их свойства. Прочность на сжатие зависит также от структуры: для мелкозернистого мрамора до 200 МПа, а крупнозернистого до 70…100.

Кварциты образуются из кварцевого песка и песчаника. При метаморфизме отдельные зерна кварца оплавляются и сливаются в сплошную массу. Поэтому кварциты характеризуются большой прочностью (до 500 МПа), твердостью, абразивностью.

По своим механическим свойствам такие ММГП, как гнейсы, кварциты, мраморы, приближаются к МГП. Исключение составляют некоторые сланцы (слюдяные, тальковые, хлоритовые). По плоскостям сланцеватости такие породы ослаблены. Поэтому на склонах и стенках выработок по ним могут происходить обвалы и оползание пород.

7.Относительный и абсолютный возраст горных пород, его значение при оценке свойств горных пород. Геохронологическая и стратиграфическая шкалы, их использование.

Абсолютный возраст-продолжительность существования породы, выраженная в годах. Используется на основе закономерностей радиоактивного распада и превращения элементов. Этим методом установлен возраст древнейших ГП и ЗК в целом – около 4,5 млрд лет.

Относительный возраст позволяет определять возраст пород относительно друг друга. Для установления относительного возраста используют стратиграфический метод и палеонтологический.

Стратиграфический метод применяется для толщ с ненарушенным горизонтальным залеганием слоев. При этом считают, что нижележащие слои являются более древними чем вышележащие. Этот метод не используют при залегании слоев в виде складок.

Палеонтологический способ основан на изучении остатков, следов органической жизни, сохранившихся в горных породах. Жизнь на Земле развивалась от примитивных простейших форм к более сложным. Поэтому слои, содержащие следы более простых организмов, будут и более древними.

Геохронологическая шкала – относительного геологического времени, показывающая последовательность и соподчиненность основных этапов геологической истории Земли и развития жизни на ней. (Толща образованная из слоев пород за век- ярус).

Стратиграфическая шкала отражает последовательность накопления толщ земной коры, а геохронологическая – строго соответствующую ей периодизацию геологического времени. Геохронологическое подразделение – интервал относительного геологического времени, в течение которого образовались горные породы, входящие в состав данного стратиграфического подразделения, включая время внутренних перерывов. Таким образом, следует различать промежуток времени и отложения, которые образовались в течение данного промежутка времени. Следовательно, стратиграфическая шкала отражает взаимное положение геологических тел в пространстве (ниже – выше), а геохронологическая – относительное геологическое время их накопления (раньше – позже).

Периоды делят на эпохи(отделы), например, триасовый подразделяют на нижнюю Т1,среднюю Т2 и верхнюю Т3.Каждую эпоху разделяют на века(ярусы) ,например К2 dat читается как меловой период, средняя эпоха, датский век. . Верхний индекс дает наименование века. Современный четвертичный период имеет деление на эпохи , обозначенные римскими цифрами QI, QII,QIII QIV.Кроме того перед индексом Q ставят знаки, обозначающие генезис(происхождение пород),A QIII–породы аллювиального (речного) отложения,eoQII – породы эолового (ветрового) генезиса, mQI- морского происхождения.

8.Тектонические движения ЗК, классификация. Колебательные, складкообразующие и разрывообразующие тектонические движения и их значения. Складчатые и разрывные дислокации, их виды и значения для строительства.

ЗК и ее поверхность подвержены разнообразным тектоническим движениям (ТД).

По времени проявления выделяют древние, новейшие и современные ТД;

По скорости – медленные и быстрые (землетрясения);

По направлению – радиальные и тангенциальные (горизонтальные).

По характеру ТД они делятся на:

Колебательные - медленные поднятия и опускания участков ЗК, приводящие к образованию крупных поднятий и прогибов. От них зависит положение границ между сушей и морями, формирование рельефа. Необходимо их учитывать при строительстве гидротехнических сооружений. Бывают древние, новейшие и современные.

Движения земной коры, в результате которых образуются складки, называются складкообразующими. Складкообразующие движения отличаются от колебательных рядом существенных признаков. Они эпизодичны во времени, в отличие от колебательных движений, которые никогда не прекращаются, протекают быстрее, сопровождаются высокой магматической активностью. В процессах складкообразования движение вещества земной коры всегда идёт по двум направлениям: по горизонтальному и по вертикальному, т. е. тангенциально и радиально.

Разрывобразующие—это различные тектонические нарушения сплошности горных пород, часто сопровождающиеся перемещением разорванных частей геологических тел относительно друг друга. Простейшим видом разрывов являются единичные более или менее глубокие трещины

Складчатые дислокации: моноклиналь, флексура, антиклиналь и синклиналь.

Моноклиналь(1) – общий наклон слоев в одну сторону.

Флексура(2) - коленоподобная складка, образующаяся при смещении одной части толщи пород относительно другой без разрыва сплошности.

Антиклиналь – складка, обращенная вершиной вверх

Синклиналь - складка, вершиной вниз.

Бока складок –крылья, вершины – замок, внутренняя часть – ядро.

Складчатые дислокации:1 – антиклиналь, 2 – синклиналь

Разрывные дислокации- приводящие к разрывам слоев и массивов горных пород.

Сбросы – разрывные нарушения, когда подвижная часть земной коры опустилась вниз по отношению к неподвижной.

Взброс – разрывное нарушение, когда подвижная часть земной коры поднялась в результате тектонического движения по отношению к неподвижной.

Грабен – когда подвижный участок земной коры опустился по отношению к двум неподвижным участкам в результате тектонического движения.

Горст – обратное грабену движение.

Сдвиг – представляет собой разрывное нарушение, в котором происходит горизонтальное смещение горных пород по простиранию.

Надвиг – обратное сдвигу перемещение.

С инженерно-геологической точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород, где присутствует большая их мощность, однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде, при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость (рис. 4). Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические условия строительства – нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей (рис. 4).

Неблагоприятные (а) и благоприятные (б) условия строительства.