Геология. 38. Удельный вес грунтов
 Скачать 155.87 Kb.
|
|
62. Влагоемкость горных пород Способность горных пород вмещать и удерживать определённое количество воды. Выражается в процентах от абсолютно сухой породы. Характеризуется коэффициентом влагоёмкости, который выражается в весовых (отношение массы воды к массе сухой породы) или объёмных (отношение объёма воды к объёму породы) процентах. Горные породы разделяют на влагоёмкие (торф, ил, суглинки, глины), слабовлагоёмкие (мел, мергель, глинистый песок, лёссовые породы) и невлагоёмкие (монолитные изверженные и осадочные породы). В. г. п. бывает: максимально молекулярная — максимальное количество гигроскопической (прочносвязанной) и плёночной (рыхлосвязанной вторично ориентированной) воды, удерживаемое частицами породы; капиллярная — количество воды, удерживаемое в капиллярных породах и вокруг частиц под действием молекулярных сил; полная — максимальное количество воды, удерживаемое породой при полном насыщении её водой; максимально гигроскопическая — максимальное количество воды, поглощаемое породой из воздуха с выделением тепла, что соответствует максимальному количеству прочносвязанной воды, образующейся в грунте. 63. Водоотдача горных пород Горных пород (a. yield of water of rock; н. Wasserabgabefahigkeit der Gesteine; ф. rendement deau des roches; и. produccion de agua de las rocas) — способность водонасыщенных г. п. отдавать воду путём свободного стекания под влиянием силы тяжести либо в результате воздействия (откачки, вакуумирования и т.п.). Mеханизм B. определяется соотношением капиллярных сил и сил, преодолевающих их действие (гравитация или давление закачиваемых в водонасыщенные породы несмешивающихся c водой веществ). Oценивается процентным отношением объёма свободно вытекающей из образца породы воды к его объёму; кол-вом воды (в л), вытекающей из 1 м3 породы (удельная B.), a также коэфф., определяемым как разность между полной и макс. молекулярной Влагоёмкостями. B массивах г. п. определяют коэфф. гравитационной B., к-рый отражает запасы воды, отдаваемые путём свободного её стекания под влиянием силы тяжести, и упругой B., к-рый отвечает упругим запасам подземных вод и определяется по данным опытных откачек. B. возрастает c увеличением крупности частиц пород, открытой пористости, трещиноватости и уменьшением смачиваемости. Tонкодисперсные породы из-за большой величины капиллярных и поверхностных сил, удерживающих воду, обладают весьма низкой B. (например, суглинки — 0,01-0,1; супеси — 0,05-0,1). B. — осн. характеристика при выборе способов Водозащиты горн. выработок, расчёта сети дренажных скважин, интенсивности снижения уровня воды при водопонижении, a также для расчёта эксплуатац. запасов подземных вод. 64. Геоцентризм и гелиоцентризм Гелиоцентрическая система мира (гелиоцентризм) — представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Возникла в противовес геоцентрической системе мира в античности, но получила широкое распространение в XVI—XVII веках. В гелиоцентрической системе Земля предполагается обращающейся вокруг своей оси за одни звёздные сутки и одновременно вокруг Солнца за один звёздный год. Следствием первого движения является видимое вращение небесной сферы, следствием второго — годовое перемещение Солнца среди звёзд по эклиптике. Солнце считается неподвижным относительно звёзд. 65. Масса и плотность Земли Масса составляет 5,98*1024 кг, а средняя плотность Земли равна 5.52 г/см3. В то же время этот показатель у земной коры находится в пределах 2.71 г/см3. Из этого следует, что плотность планеты Земля значительно увеличивается по направлению к глубине. Это связано с особенностью ее строения. Впервые средняя плотность Земли была определена И. Ньютоном, который вычислил ее в размере 5-6 г/см3. Ее химический состав имеет сходство с планетами земной группы, такими как Венера и Марс и частично Меркурий. Состав Земли: железо - 32%, кислород - 30%, кремний - 15%, магний - 14%, сера - 3%, никель - 2%, кальций - 1,6% и алюминий - 1,5%. На остававшиеся элементы в сумме приходится около 1,2%. 66. Радиоактивность Земли В состав земной коры входят породы, обладающие радиоактивными свойствами. Некоторые из ядер тяжелых металлов (уран, радий, торий), входящих в эти породы, самопроизвольно распадаются с образованием новых частиц и выделением альфа- и бета-частиц (электронов) и гамма-лучей (фотонов большой энергии). Это свойство называется естественной (фоновой) радиоактивностью Земли. Процесс естественной радиоактивности сопровождает Землю так давно, как давно начали появляться на ней живые организмы. По этой причине все живое на Земле возникало, существовало и развивалось при непрерывном воздействии этого геофизического фактора. В результате все живые организмы на Земле, в том числе и пчёлы, приспособились к существованию в таких фоновых условиях и без особого вреда для себя переносят эти естественные радиоактивные излучения. Допустимый для человека уровень естественной радиации составляет несколько десятков микрорентген. Если местность, где живет человек, не заражена радиоактивными элементами искусственного происхождения (атомные взрывы, техногенные катастрофы атомных объектов и т. п.), то естественная радиация может оказывать на него негативное воздействие только в виде мутаций (изменений) его генов — носителей наследственной информации. Так же обстоит дело и с пчелой. Результатом негативного воздействия естественной радиоактивности Земли на нее могут быть мутации генов, в результате чего рождаются нетипичные для данного вида гинандроморфные особи (гермафродиты). Эти особи могут совмещать в себе мужские и женские признаки. Так, в литературе описаны гинандроморфные особи с признаками пчелы и трутня, матки и трутня. У всех этих особей набор различных мужских и женских признаков и степень их выраженности совмещаются случайным образом. 67. Теплота Земли Земля получает тепло из двух источников: от Солнца и из собственных недр. Тепловое состояние поверхности Земли почти полностью зависит от нагрева ее Солнцем. Однако под влиянием многих факторов происходит перераспределение солнечного тепла, попавшего на поверхность Земли. Различные точки земной поверхности получают неодинаковое количество тепла вследствие наклонного положения оси вращения Земли относительно плоскости эклиптики. Для сравнения температурных условий введены понятия о среднесуточных, среднемесячных и среднегодовых температурах на отдельных участках поверхности Земли. Наибольшие колебания температур испытывает верхняя толща Земли. Вглубь от поверхности суточные, месячные и годовые колебания температур постепенно уменьшаются. Толща земной коры, в пределах которой породы испытывают влияние солнечного тепла, называется гелиотермической зоной. Глубина этой зоны варьирует от нескольких метров до 30 м. Под гелиотермической зоной располагается пояс постоянной температуры, где сезонные колебания температуры не сказываются. В районе Москвы он находится на глубине 20 м. Ниже пояса постоянной температуры расположена зона геотермии. В этой зоне происходит повышение температуры с глубиной за счет внутренней теплоты Земли — в среднем на 1 °С на каждые 33 м. Этот интервал глубин называется „геотермической ступенью. Прирост температуры при углублении внутрь Земли на 100 м называется геотермическим градиентом. Величины геотермических ступени и градиента обратно пропорциональны и различны для разных районов Земли. Их произведение — величина постоянная и равна 100. Если, например, ступень равна 25 м, то градиент равен 4 °С. Различия в величинах геотермической ступени могут быть обусловлены разной радиоактивностью и теплопроводностью горных пород, гидрохимическими процессами в недрах, характером залегания горных пород, температурой подземных вод, удаленностью от океанов и морей. Величина геотермической ступени изменяется в широких пределах. В районе Пятигорска она равна 1,5 м, Ленинграда — 19,6 м, Москвы — 38,4 м, в Карелии — более 100 м, в районе Поволжья и Башкирии — 50 м и т. д. 14 Главным источником внутренней теплоты Земли является радиоактивный распад веществ, сосредоточенных в основном в земной коре. Предполагают, что теплота в ней увеличивается в соответствии с геотермической ступенью до глубины 15—20 км. Глубже происходит резкое возрастание величины геотермической ступени. Специалисты считают, что температура в центре Земли не превышает 4000 °С. Если бы величина геотермической ступени сохранилась одинаковой до центра Земли, то температура на глубине 900 км равнялась бы 27 000 °С, а в центре Земли достигла бы примерно 193 000 °С. 68. Магнетизм Земли У Земли есть магнитное поле, причины существования которого не установлены. Магнитное поле имеет два магнитных полюса и магнитную ось. Положение магнитных полюсов не совпадает с положением географических. Магнитные полюсы расположены в Северном и Южном полушариях несимметрично относительно друг друга. В связи с этим линия, соединяющая их, — магнитная ось Земли образует с осью ее вращения угол до 11°. Магнетизм Земли характеризуется магнитной напряженностью, склонением и наклонением. Магнитная напряженность измеряется в эрстедах. Магнитным склонением называется угол отклонения магнитной стрелки от географического меридиана в данном месте. Поскольку магнитная стрелка указывает направление магнитного меридиана, то магнитное склонение будет соответствовать углу между магнитным и географическим меридианами. Склонение может быть восточным и западным. Линии, соединяющие на карте одинаковые склонения, называются изогонами. Изогона склонения, равного нулю, называется нулевым магнитным меридианом. Изогоны исходят из магнитного полюса, расположенного в Южном полушарии, и сходятся в магнитном полюсе, находящемся в Северном полушарии. Магнитным наклонением называется угол наклона магнитной стрелки к горизонту. Линии, соединяющие точки с равным наклонением, называются изоклинами. Нулевая изоклина называется магнитным экватором. Изоклины, подобно параллелям, вытягиваются в широтном направлении и изменяются от 0 до 90°. Плавный ход изогон и изоклин в некоторых местах земной поверхности довольно резко нарушается, что связано с существованием магнитных аномалий. Источниками таких аномалий могут служить крупные скопления железных руд. Самая крупная магнитная аномалия — Курская. Магнитные аномалии могут быть вызваны также разрывами в земной коре — сбросами, взбросами, в результате чего происходит соприкосновение пород с различными магнитными характеристиками, и т. п. Магнитные аномалии широко используются для поиска месторождений полезных ископаемых и изучения строения недр. Величины магнитных напряженностей, склонений и наклонений испытывают суточные и вековые колебания (вариации). Суточные вариации вызываются солнечными и лунными возмущениями ионосферы и проявляются больше летом, чем зимой, и больше днем, чем ночью. Гораздо значительнее интенсивность вековых вариаций. Считается, что они обусловлены изменениями, происходящими в верхних слоях земного ядра. Вековые вариации в разных географических точках различны. Внезапные, длящиеся несколько суток магнитные колебания (магнитные бури) связаны с солнечной активностью и наиболее интенсивно проявляются в высоких широтах. Причинами мутационного характера ученые объясняют также и появление в пчелиной семье светлоглазых особей. Обычно у всех нормальных пчелиных особей сложные глаза имеют черный цвет. У светлоглазых особей цвет глаз может быть от белого с оттенком желтого до оранжевого и коричневого цветов; светлоглазые особи, как правило, являются слепыми. Число нарождающихся в пчелиной семье мутационных особей чрезвычайно мало — не каждому пчеловоду, даже с большим стажем, приходилось их видеть. Поэтому можно считать, что естественная радиоактивность Земли не оказывает существенного негативного воздействия на жизнедеятельность пчелиных семей. 69. Перечислите внешние оболочки Земли Гидросфера, атмосфера, литосфера, биосфера 70. Перечислите внутренние оболочки Земли Форма Земли близка к трехосному эллипсоиду вращения с полярным сжатием. Иногда форму Земли именуют сфероидом. Земная поверхность осложнена глубо- кими океаническими впадинами (до 12 км) и высокими горными системами на материках (до 9 км), поэтому истинную, присущую только Земле форму, называют геоидом. Размеры Земли можно охарактеризовать следующими цифрами: Полярный радиус 6 357 км. Экваториальный радиус 6 378 км. Средний радиус 6 371 км. Окружность по экватору 40 008 км. Площадь поверхности 510 млн. км2. Объем Земли 1 083 млрд. км3. Масса Земли 5,98·1027т. Плотность Земли – 5,52 г/см3. От поверхности вглубь Земли ее плотность увеличивается: Плотность поверхностных слоев Земли составляет – 2,66 г/см3; – на глубине 500 км – 3,33 г/см3;. – на глубине 800 км – 3,76 г/см3; – на глубине 1300 км – 5,00 г/см3; – на глубине 2500 км – 7,40 г/см3; – на глубине 5000 км – 10,70 г/см3; – на глубине 6371 км – до 13,00 г/см3. 71. Понятие о кларках Кла́рковое число́ (или кларки элементов, ещё чаще говорят просто кларк элемента) — числа, выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы. 72. Как определяется возраст Земли Возраст Земли — время, которое прошло с момента образования Земли как самостоятельной планеты. Возраст Земли составляет 4,54 миллиарда лет (4,54⋅109 лет ±1%)[1][2][3]. Эти данные базируются на радиоизотопной датировке метеоритных образцов (хондритов), образовавшихся до начала формирования планет[4]. Они получены в первую очередь с помощью свинец-свинцового метода, разработанного Клэром Паттерсоном. Эта оценка почти не менялась с 1956 года, она соответствует возрасту старейших земных и лунных образцов и оценке возраста Солнечной системы. 73. Определение абсолютного возраста Земли Абсолютный геологический возраст какого-либо события истории Земли — время, прошедшее от этого события до настоящего времени (в годах, тысячах, миллионах или миллиардах лет). Название «абсолютный» используется, чтобы отличать его от относительного возраста — привязки события к определённым интервалам геохронологической шкалы (эре, периоду, эпохе и веку). Абсолютный геологический возраст горных пород и минералов чаще всего определяют путём радиоизотопного датирования. В этом случае он называется также изотопным или радиологическим возрастом. Относительный возраст обычно определяют методом руководящих ископаемых. В случае изменённых (например, процессами метаморфизма или поднятием блоков земной коры) горных пород и минералов следует различать время образования объекта и время его изменения. 74. Определение относительного возраста Земли Эти методы можно разделить на две группы: относительные и абсолютные. Поэтому существует относительная и абсолютная геохронология. Методы относительной геохронологии дают возможность определить, какие слои земного шара моложе, а какие старше. Абсолютная хронология дает возможность определить возраст пород, из которых состоит земной шар. Рассмотрим методы относительной геохронологии, суть которых состоит в том, чтобы разбить породы, слагающие Землю, на слои и определить, какие из них моложе, а какие старше. Таким образом, нужно установить последовательность геологических событий и создать геологическую шкалу времени. Как мы уже упоминали, раздел геологии, который изучает и описывает слои земного шара и находящиеся в этих слоях останки растений и животных, называется стратиграфией. Относительный возраст горных пород легко можно определить для какого-то конкретного места в случае, если слои залегают горизонтально. Способ изучения слоев Земли, их взаимоотношений друг с другом, а также их последовательность во времени называется стратиграфическим методом. Более надежным методом определения относительного возраста горных пород, чем стратиграфический, является палеонтологический. В осадочных горных породах верхней части земной коры находятся останки различных организмов, которые жили в прошлых геологических эпохах. Лучше всего сохраняются скелетные части организмов: раковины, кости, панцири. Некоторые виды животных и растения не менялись миллионы лет, и их останки встречаются в самых разных по возрасту горных породах. А другие виды животных и растений быстро эволюционируют, они и играют основную роль в установлении относительного возраста горных пород. Имея данные об органических останках, о составе и соотношении отдельных слоев горных пород, можно создать единую стратиграфическую шкалу, в которой все отложения расположены в определенной последовательности. По подобию стратиграфической шкалы была создана геохронологическая шкала, которая показывает отрезки времени, на которые можно разбить историю Земли. |