контр раб №2 осн инж геологии и гидрогеологии. Контрольная работа 2 по дисциплине Основы инженерной геологии и гидрогеологии Вариант 3 студент гр. Иб360871
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
Хрупкость, упругость. Под хрупкостью подразумевается свойства минерала крошиться при проведении черты иглой или ножом- таковы большинство минералов. Ковкие минералы дают гладкий блестящий след от иглы или ножа, что свидетельствует о пластической деформации минерала (борнит). Они расплющиваются под ударом молотка в тонкую пластинку. Упругие – способны восстанавливать форму после снятия нагрузки. Излом – это форма поверхности, которая образуется при разрушении минерального зерна. Излом трудно поддается систематизации, но обычно выделяют 7 основных видов (см. табл. 6.): Таблица 6. Классификация изломов минералов.
Излом есть у всех минералов (у любого образца любого из минералов и в любом направлении). Спайность– способность минералов (точнее – отдельных минеральных зерен) раскалываться по строго определенным направлениям, которые обусловлены закономерностями внутреннего строения кристаллической решетки минералов и образовывать при этом зеркально-ровные плоскости. Для оценки спайности имеется следующая шкала: 1. весьма совершенная - кристалл колется на пластинки (слюды, гипс) 2. совершенная - кристалл колется в одном или нескольких направлениях, с образованием ступенчатых поверхностей. Неровные поверхности редки (галит, галенит, кальцит) 3. средняя - кристалл колется как со спайными, так и неровными поверхностями (полевой шпат, амфиболы) 4. несовершенная - спайные поверхности редки (но под микроскопом ясно видны). 5. весьма несовершенная - практически спайность отсутствует (кварц, касситерит) Спайность может отсутствовать или быть проявлена в нескольких направлениях. Трещины отдельности. В отличие от спайности, более грубые и не вполне плоские. Чаще всего ориентированы поперек удлинения кристаллов. Возникают в результате механических повреждений. Парагенетическая ассоциация минерала – это минералы, совместно с которыми данный минерал может встречаться совместно, поскольку образуются вместе (парагенетические- дословно «совместно рожденные») при данном наборе геологических процессов. Ассоциация не является самостоятельным диагностическим признаком, но может оказать неоценимую помощь при определении трудноопределимых и редких минералов найденных в районе хорошо изученных месторождений. Определение в данном случае ведется методом исключения, т.е. при изучении образца отбраковываются известные исследователю определимые минералы. 1 – 2 оставшихся минерала – как правило акцессорные минералы, хорошо известные для данного местонахождения и описанные в соответствующей специальной литературе. В случае если признаки изучаемого минерала не совпадают с признаками ожидаемого, то первый изучаются более внимательно, при этом обязательно необходимо контролировать процесс диагностики по специальным определителям минералов и справочникам. Особые свойства – это, характерные специфические свойства, присущие отдельным минералам, либо небольшим их группам. К таким специфическим свойствам могут быть отнесены радиоактивность, вкус, запах, реакции со стандартными реактивами и т.д. Магнитностьопределяют с помощью компаса или магнитной стрелки. Минералы, обладающие магнитностью, способны отклонять магнитную стрелку прибора. Также можно использовать ЛЕГКУЮ намагниченную железную иголку на тонкой нити. Запах минерала изучают при горении, трении двух кусков друг о друга, при резком ударе по образцу, при увлажнении от дыхания. В некоторых случаях запах минерала может служить даже поисковым признаком для поиска его скоплений. Однако, следует помнить, что зачастую, пахнущие минералы вредны для здоровья, и применять этот метод следует крайне осторожно. Реакция с соляной кислотой(обычно используется 10% соляная кислота) или другими стандартными реактивами проверяется нанесением на образец капли этого реактива. Так, например, при взаимодействии с кислотой в случае положительной реакции капля «вскипает» от выделяющихся пузырьков газа. Иногда для получения реакции необходимо предварительно измельчить минерал в порошок или (и) нагреть его. Растворимость. Небольшое количество минералов растворимо в воде. Для некоторых характерен вкус. Часть минералов растворяется в различных кислотах или их комбинациях (напр. Царская водка). 3 Геологическая деятельность вод поверхностного стока Атмосферные осадки, выпадая на дневную поверхность, распределяются различным образом. Часть из них просачивается в глубину и идет на пополнение подземных вод, часть испаряется в атмосферу, а другая часть стекает на поверхности, образуя поверхностный сток, который делится на площадной и линейный. Геологическая работа поверхностных текучих вод зависит от массы воды и скорости ее движения. Чем больше масса воды и скорость ее течения, тем больше совершаемая работа. Способность воды производить работу может быть названа ее живой силой, которая определяется по формуле:  , где К – живая сила воды; m – масса; v – скорость течениягеологическая деятельность поверхностных текучих вод складывается из: 1 – смыва; 2 – размыва (эрозии); 3 – транспортировки продуктов разрушения; 4 – аккумуляции продуктов разрушения. Площадной сток При площадном стоке вода течет по всей поверхности наклонного склона в местах, где время от времени идут сильные дожди. Геологическая деятельность площадного стока проявляется в смыве мелкозернистого обломочного материала (алевритовый, песчаный). Максимально смыв проявляется в местах лишенных растительности, на ровных склонах. За один сильный ливень при площадном смыве может быть снесен слой рыхлого материала толщиной в несколько миллиметров. Из бассейна равнинных рек (р. Миссисипи) за один миллион лет сносится слой мощностью до 50 м, а из бассейнов горных рек (Кавказ) – до 250 м.  Рис. 3. Виды эрозии Линейный сток. При линейном стоке движение воды осуществляется в виде линейно направленных мощных струй и потоков в рытвинах, оврагах и речных долинах. Линейный сток делится на временный и постоянный. Разрушительная деятельность любого водотока называется эрозия. Различают три вида эрозии: донная, боковая и регрессивная (рис.3). Соотношение донной, боковой и регрессивной эрозии меняется на разных стадиях развития речной долины. Предельный уровень, к которому стремится водоток и глубже которого врезается водоток не может называться базисом эрозии. Всеобщий базис эрозии – уровень мирового океана. В районах сухого климата роль базиса эрозии играют поверхность предгорных равнин. Продольный профиль динамического равновесия Понижение базиса эрозии меняет режим потока и нарушает равновесие между эрозией и аккумуляцией, т.к. в приустьевой части увеличивается уклон русла и возрастает скорость течения (но количество воды остается прежним). Водоток начинает углублять свое русло до тех пор, пока уклон его не станет прежним (рис.4).  Рис. 4. Схема формирования продольного профиля равновесия: а – до изменения базиса эрозии, б – после понижения базиса эрозии Углубление русла в приустьевой части вызывает увеличение уклона и скорости выше, в соседнем участке. Глубинная эрозия таким образом будет распространяться вверх против течения по закону регрессивной (попятной) эрозии.  Рис. 5. Продольный профиль равновесия В продольном профиле водотока выберем поперечное сечение в точке А и рассмотрим различные соотношения в этом сечении между количеством привносимого (Q1+2) и выносимого (Q3) материала (рис. 5). 1. Q1 + Q2 < Q3 – это значит, что из сечения (А) водоток способен вынести больше материала, чем его привносится. Остается избыток энергии, которая будет расходоваться на эрозию 2. Q1 + Q2 > Q3 – в сечении (А) происходит аккумуляция обломочного материала, т.к. его привноситься больше, чем выносится. 3. Q1 + Q2 = Q3 – вся энергия водотока расходуется на перенос материала. В сечении (А) не происходит ни эрозии, ни аккумуляции Продольные профили, у которых в разных сечениях соотношения между (Q1 + Q2) и Q3 разные, называются не выработанными. И профили, в которых эти соотношения уравновешены, т.е. (Q1 + Q2) = Q3 – называются выработанными. Любой водоток все время стремится выработать продольный профиль динамического равновесия применительно к существующему в данный момент положению базиса эрозии. В любой точке такого профиля наблюдается равновесие между живой силой воды, количеством переносимого материала и сопротивляемостью дна пород на размыв. Такова схема выработки продольного профиля равновесия реки при условии однородного состава размываемых его пород. При чередовании мягких и твердых пород в русле реки образуются пороги. Если река протекает по поверхности с расчлененным первоначальным рельефом, в русле ее образуются водопады. Один из крупнейших водопадов мира – Ниагарский, расположенный на границе США и Канады. Ширина его 914 м, высота падения воды 50 м. крупные водопады известны в Африке (Виктория, высота падения воды 120 м), в Южной Америке (Игуасу, 72 м), в Индии (Джерзоппа, 249 м), в Новой Зеландии (Сатерленд, 580 м) и др. В СССР крупные водопады находятся на Кавказе, Тянь-Шане, Памире. Деятельность временных водотоков На равнинных участках, сложенных рыхлыми толщами и где проявляются ливневые осадки, деятельность временного линейного стока сводится к оврагообразованию. Развитие оврагов начинается с лощины – это слабо выраженное понижение на поверхности склона, в котором собираются поверхностные воды и концентрируется водоток. Если водоток достиг определенной силы, то возникает эрозионная рытвина, которая в дальнейшем превратится в молодой овраг, а затем в зрелый овраг. Дно у зрелого оврага покрыто отложениями – пролювием. Продольный профиль выработан и прекратились донная и регрессивная эрозии. Если дно зрелого оврага достигает уровня грунтовых вод, то возникает молодая (речная) долина, если нет – то овраг может оставаться в таком виде очень долго, склоны его выполаживаются, зарастают и он превращается в балку.   Рис. 6. Морфология сухой долины (а) и строение сухой дельты (б) В горных районах в результате деятельности временных водотоков образуются сухие логаидолины, которые морфологически четко выражены (рис.6,а).в верховье они имеют водосборный цирк, а на выходе из лога формируется конус выноса (или сухая дельта), сложенная пролювием (рис.6,б). отложения временных водотоков (пролювий) характеризуется плохой окатанностью и сортировкой. Деятельность постоянных водотоков 23 Деятельность постоянных водотоков во многом определяется их режимом (количеством и уровнем воды; скоростью течения), который в течение года меняется и зависит от способа питания рек. В процессе своей деятельности постоянные водотоки вырабатывают эрозионно-аккумулятивные формы рельефа, которые получили название – речные долины.   Рис. 7. Элементы речной долины Речная долина - это эрозионно-аккумулятивная форма рельефа, возникающая в результате деятельности постоянных водотоков. В поперечном сечении речные долины могут иметь различную форму в виде глубоких каньонов, V – образную форму или плоскодонную (ящикообразную). Форма и размеры долин постепенно меняются в процессе развития речной долины (рис. 7). Перенос и отложения водотоков Реки переносят обломочный материал различной размерности – от крупных валунов до мелких илистых частиц. Чем больше скорость течения воды, тем более крупные обломки переносит вода. Весь материал, который переносятся реками и затем откладывается называется аллювием. Аллювий может переносится тремя способами: а) – влекомым – тащится и перекатывается по дну русла; б) – во взвешенном состоянии; в) – в растворенном виде. Влекомые по дну обломки и взвешенные частицы называют твердым стоком реки. Обломочный материал, перемещаемый рекой по дну, усиливает глубинную эрозию, а сам постепенно измельчается, истирается и окатывается – образуются валуны, галька, гравий, песок. Размер и масса обломков перекатываемых по дну, пропорциональна шестой степени скорости течения. При скорости течения 0.3 м/сек переносится по дну мелкий песок, а при скорости 2.0 м/сек – крупная галька (до 10 см). Значительное количество минерального вещества (до 40%) переносится в растворенном состоянии. По данным М.Н. Страхова, в растворенном состоянии переносятся легкорастворимые соли (NaCl, KCl, MgSO4, CaSO4), карбонаты (CaCO3, MgCO3, NaCO3) и кремнезем. Причем, на долю карбонатов приходится до 60% ионного стока, а сульфатные и хлоридные соли играют заметную роль только в водах рек засушливых областей. В небольшом количестве в растворенном состоянии содержатся соединения Fe и Mn, которые образуют истинные и коллоидные растворы. Следует отметить, что соотношение твердого стока рек и растворенных веществ не однозначны для рек разных областей. Так, в горных реках, отличающихся большой скоростью течения, явно преобладает твердый сток, особенно взвеси (б ) и соотношение а: б: в = 0.86: 6.8: 1. При этом влекомые по дну обломки (а ) представлены преимущественно галечниками и крупными валунами, а во взвесях (б) переносятся песчаные и более мелкие частицы. Иная картина в равнинных реках, где преобладает сток растворенных (в ) веществ и соотношение а: б: в = 0.05: 0.56: 1. Среди донных влекомых обломков преобладают песчаные частицы, а во взвесях – частицы меньше 0.1 мм. Как уже отмечалось, отложения, накапливающиеся в речных долинах, называются аллювием (лат. «аллювио» - нанос, намыв). Они состоят из обломочного материала различной зернистости, степени окатанности и сортировки. Различают три разновидности аллювия: русловой, пойменный и страичный. Русловой аллювий, как правило, самый грубый (крупнозернистый песок, гравий, галечник). Размер его обломков зависит от скорости течения воды в русле. Он обладает косой слоистостью с наклоном слоев в направлении течения реки. Пойменный аллювий – это значительно более мелкозернистый, чем русловой. Так, например, русловой аллювий представлен галечниками, а пойменный – песками. Почему пойменный аллювий мельче? Во время паводка вода выходит из берегов, разливается по пойме и скорость ее течения резко падает. На пойму она выносит более мелкий материал, чем несет в русле, где скорость течения больше. Пойменный аллювий обладает горизонтальной, слабоволнистой и линзовидной слоистостью. Старичный аллювий представлен чаще всего тонкообломочными глинистыми частицами и богат органическими остатками, которые образуются при зарастании стариц растительностью. Мощность аллювиальных отложений в долинах рек определяется уровнем (высотой) подъема паводковых вод и в этом случае она называется нормальной мощностью. В равнинных реках она колеблется от 10 – 15 до 30 м. нормальный аллювий всегда имеет двухслойное строение: внизу слой руслового более грубого косослоистого аллювия, а выше он перекрыт слоем пойменного более мелкозернистого аллювия. Ежегодно в моря и океаны реками выносится почти 20 млрд.т – твердые частицы. Так, например, р. Амударья выносит 45 млн.м3, р. Миссисипи > 200 млн. т., а р. Хуанхе – до 1000 млн.м3 твердого стока. Большая часть этого материала аккумулируется в дельтах рек. Дельта– это участок суши, который образуется за счет наноса аллювия в прибрежной части моря. Площадь дельты р. Лены составляет 45 тыс. км2, а дельта р. Хуанхк – 500 тыс. км2. дельтовые осадки образуют огромные линзы мощностью до 15 км и объемом 5´106 км3 (р. Ганг и Брахмапутра в Индийском океане). Мощность дельтовых осадков р. амазонки составляет 12 км. В таких линзах накапливается значительное количество органики, которая в дальнейшем участвует в нефтеобразовании6. 6 Геологическая деятельность поверхностных вод. http://biofile.ru/geo/2276.html |