Геология 2. Введение нарушенное залегание горных пород
 Скачать 4.08 Mb.
|
СодержаниеВВЕДЕНИЕ Нарушенное залегание горных пород. Под нарушенным залеганием горных пород понимаются такие формы залегания, которые возникают при изменении ненарушенных форм залегания. Нарушения залегания происходят главным образом под влиянием тектонических движений, поэтому и называются онитектоническими нарушениями (тектоническими дислокациями). Часто дислокации вызывают резкие изменения в первоначальном положении слоев, в связи с чем слои, образовавшиеся до и после проявления тектонических дислокаций, залегают между собой с резкимугловым несогласием. Для того чтобы определить взаимоотношение слоев между собой, необходимо уметь установить положение слоя в пространстве, т. е. определить элементы залегания слоя: простирание, падение и угол падения. Под простиранием слоя понимают азимут линии простирания. Линия простирания — любая горизонтальная линия на поверхности слоя (след пересечения плоскости напластования с любой горизонтальной плоскостью). Под падением слоя понимают азимут проекции линии падения на горизонтальную плоскость. Линия падения — линия, лежащая в плоскости пласта и направленная в сторону наибольшего его наклона. Линия падения перпендикулярна линии простирания. Угол падения — угол между поверхностью напластования и любой горизонтальной плоскостью; угол падения, равный 0°, характеризует слой горизонтальный, а угол 90°— слой, поставленный на “голову”. Простейшим и довольно точным инструментом для определения элементов залегания слоя является горный компас, отличающийся от обыкновенного тем, что деления на лимбе идут в направлении, обратном ходу часовой стрелки: от 0 до 360°. В обратном порядке располагаются восток и запад: первый стоит слева от севера на 90°, второй — справа на 270°. Это сделав но для удобства, так как при работе с горным компасом азимут искомых линий практически измеряется от определяемого направления до направления на север, поэтому он должен измеряться против часовой стрелки. Геологический компас отличается от обыкновенного и тем, что он снабжен отвесом, с помощью которого отсчитывается угол падения слоя по специальной шкале внутреннего лимба или полулимба. Выделяют два вида тектонических нарушений — складчатые и разрывные, тесно связанные в своем возникновении и взаимообусловленные. Для удобства рассмотрим эти два вида дислокаций раздельно. Рассмотрим один из них. Складчатые нарушения. Складчатые(пликативные), илисвязные, нарушения первоначального залегания горных пород выражаются в волнообразном изгибании слоев горных пород, без разрыва их сплошности. Складчатость общего смятия толщ горных пород, образующаяся в геосинклинальных областях, является результатом горизонтального сжатия локальных зон этих областей, развивающегося как следствие вертикальных колебательных движений в геосинклинали. Складчатость общего смятия наблюдается в зонах наибольшего прогибания геосинклинали и в зонах максимальных перегибов — переходные участки от более поднятых зон к наиболее опущенным. Образование складок общего смятия обусловлено пластическими деформациями пород, возникающими вследствие сминающих напряжений, иногда небольших, действующих медленно, но в течение многих миллионов лет. Вследствие этого даже хрупкие в обычных условиях горные породы (известняки, песчаники, конгломераты) собираются в складки. При давлении возникают перемещения частичек породы относительно друг друга. Это вызывает повышение температуры, способствующее размягчению породы и в конечном счете приводящее к их дислокации. Высокие температуры обусловлены и тем, что нижние слои мощных толщ пород (в геосинклиналях дислокацией охватывается толща до 20км) находятся на больших глубинах. Наличие влаги в поводах также ускоряет процесс дислокации Скла́дчатая дислока́ция Скла́дчатая дислока́ция (также складчатое нарушение, пликативная дислокация) — деформация горных пород, происходящая после их первоначального отложения, выражающаяся в виде изгибов (складок) без заметных разрывов. Характерны для складчатых поясов и платформенного чехла. Складчатые дислокации образуются в ходе складкообразования обычно при воздействии тектонических сил на слоёные горные породы, хотя могут иметь и экзогенное происхождение. Небольшие (до сотен метров) изгибы слоёв, жил, даек и плоских текстур (сланцеватости, кливажа, метаморфической полосчатости) заметны в естественных обнажениях, более длинные обнаруживаются в ходе составления карт.  Элементы складки Отдельные элементы складок имеют собственные названия: ядро — внутренняя часть складки; замо́к — верхняя или нижняя часть складки с наибольшей кривизной; крылья — боковые участки складки, на которых кривизна меняет знак; шарнир — линия, вдоль которой слой изгибается (около центра замка); осевая поверхность образуется шарнирами соседних слоёв; пересечение осевой поверхности с горизонтальной плоскостью (обычно поверхностью земли) образует ось. Складки классифицируют многими способами: по знаку кривизны: выпуклые антиклинали (ядро содержит более древние породы, если это не так, употребляется термин «антиформа») и вогнутые синклинали (ядро содержит более молодые породы, иначе используется термин «синформа»); по соотношению длины и ширины: линейные складки, у которых длина намного больше ширины, изоклинальные в случае соизмеримых длины и ширины, брахиморфные для промежуточных значений отношения; по ориентации осевой поверхности складок по отношению к поверхности земли: прямые, наклонные, опрокинутые, лежачие, ныряющие складки; по углу между крылом и осевой поверхностью — открытые и изоклинальные складки; по форме замка — острые, округлые, коробчатые, веерообразные складки; по относительной толщине пластов в замке и на крыльях — концентрические и подобные складки; по ориентировке шарнира; по относительному направления нагрузки деформации и слоёв — продольные (нагрузка вдоль слоёв) и поперечные (нагрузка перпендикулярна слоистости). Выделяются также складки течения (купола, диапиры), образующиеся как результат различных скоростей пластической деформации под действием объёмных сил. Современные представления о строении, составе Земли, ее образовании и возрасте. Земля входит в состав системы, где центром является Солнце, в котором заключено 99,87% массы всей системы. Характерной особенностью всех планет Солнечной системы является их оболочечное строение: каждая планета состоит их ряда концентрических сфер, различающихся составом и состоянием вещества.Земля окружена мощной газовой оболочкой — атмосферой. Она является своеобразным регулятором обменных процессов между Землей и Космосом. В составе газовой оболочки выделяется несколько сфер, отличающихся составом и физическими свойствами. Основная масса газового вещества заключена в тропосфере, верхняя граница которой, расположенная на высоте около 17 км на экваторе, снижается к полюсам до 8—10 км. Выше, на протяжении стратосферы и мезосферы, нарастает разреженность газов, сложно меняются термические условия. На высоте от 80 до 800 км располагается ионосфера — область сильно разреженного газа, среди частиц которого преобладают электрически заряженные. Самую наружную часть газовой оболочки образует экзосфера, простирающаяся до высоты 1800 км. Из этой сферы происходит диссипация наиболее легких — водорода и гелия. Форма Земли — трехосный эллипсоид вращения, малая (полярная) ось которого является осью вращения. Длина экваториального радиуса 6378,13 км, полярного — 6357,78 км ( средний радиус 6371,11 км) Сжатие (полюсное) Земли равно 1/298,3 оно рассчитывается по формуле с=(а-в)/а, где с – сжатие, а и в – большая и малая полуоси эллипсоида вращения (сжатие экваториальное 1/30 000). Поверхность Земли равна 510100934 км2. Экваториальная сплюснутость измерена рядом стран в области меридианов, проходящих через Тибет и Центральную Америку; разница в величине радиусов на экваторе достигает 213 м. Трехосный эллипсоид вращения довольно точно отражает фигуру Земли. Однако наличие на поверхности Земли больших неровностей в виде высочайших гор, достигающих высоты почти 9 км, и океанических впадин глубиной до 11,5 км заставило ученых дать фигуре Земли особое название — геоид. Строение и состав Земли Строение и состав Земли. Еще более сложно стратифицирована планета. Масса Земли оценивается в 5,98.1027 г, а ее объем — в 083.1027 см3. Следовательно, средняя плотность планеты составляет около 5,5 г/см3. Но плотность доступных нам горных пород ран- 2,7—3,0 г/см3. Из этого следует, что плотность вещества Земли неоднородна.Главнейшими методами изучения внутренних частей нашей планеты являются геофизические, в первую очередь наблюдения за скоростью распространения сейсмических волн, образующихся от взрывов или землетрясений. Подобно тому, как от камня, брошенного в воду, в разные стороны расходятся по поверхности воды волны, так в твердом веществе от очага взрыва распространяются упругие волны. Среди них выделяют волны продольных и поперечных колебаний. Продольные колебания представляют собой чередования сжатия и растяжения вещества в направлении распространения волны. Поперечные колебания можно представить как чередующиеся сдвиги в направлении, перпендикулярном распространению волны.Волны продольных колебаний, или, как принято говорить, продольные волны, распространяются в твердом веществе с большей скоростью, чем поперечные. Продольные волны распространяются как в твердом, так и в жидком веществе, поперечные — только в твердом. Следовательно, если при прохождении сейсмических волн через какое-либо тело будет обнаружено, что оно не пропускает поперечные волны, то можно считать, что это вещество находится в жидком состоянии. Если через тело проходят оба типа сейсмических волн, то это — свидетельство твердого состояния вещества.Скорость волн увеличивается с возрастанием плотности вещества. При резком изменений плотности вещества скорость волн будет скачкообразно меняться, В результате изучения распространения сейсмических волн через Землю обнаружено, что имеется несколько определенных границ скачкообразного изменения скоростей волн. Поэтому предполагается, что Земля состоит из нескольких концентрических оболочек (геосфер). На основании установленных трех главных границ раздела выделяют три главные геосферы: земную кору, мантию и ядро (рис. 1).Первая граница раздела характеризуется скачкообразным увеличением скоростей продольных сейсмических волн от 6,7 до 8,1 км/с. Эта граница получила название раздела Мохоровичича (в честь сербского ученого А. Мохоровичича, который ее открыл), или просто граница М. Она отделяет земную кору от мантии. Плотность вещества земной коры, как указано выше, не превышаёт 2,7—3,0 г/см3. Граница М расположена под континентами на глубине от 30 до 80 км, а под дном океанов — от 4 до 10 км.Учитывая, что радиус Земного шара равен 6371 км, земная кора представляет собой тонкую пленку на поверхности планеты, составляющую менее 1% ее общей массы и примерно 1,5% ее объема. Складчатые и разрывные дислокации пластов, особенности их влияния на инженерно-геологические условия строительных площадок, эксплуатацию зданий и сооружений. Складчатые и разрывные дислокации пластов, особенности их влияния на инженерно-геологические условия строительных площадок, эксплуатацию зданий и сооружений. Земная кора обладает различной подвижностью. На поверхности Земли постоянно возникают горные системы и океанические впадины. Осадочные породы первоначально залегают горизонтально. Тектонические движения (сейсмические явления, землетрясения, вулканизм) выводят пласты из горизонтального положения, нарушают первичную форму залегания. Эти нарушения получили название дислокации (или вторичные формы залегания). Дислокации в зависимости от вида тектонических движений разделяют на складчатые (не разрывные) и разрывные. Складчатые дислокации формируются без разрыва сплошности слоев. К ним относятся моноклиналь, складка и антиклиналь (рис. 1).    Рис. 1. Складчатые дислокации: 1 – моноклиналь, 2 – флексура Моноклиналь – наиболее простая форма связанных тектонических нарушений в слоистых горных породах, связанная с наклонным залеганием слоев, которые однообразно падают в одном направлении (от 5 и более градусов). Флексура – моноклинальное и горизонтальное залегание слоев нарушается коленообразным изгибом, обусловленным возведением на породы тангенциальных тектонических сил. Складки – тектонические нарушения представляют собой волнообразные изгибы слоев горных пород, среди которых выделяют выпуклые (антиклинали – замок расположен вверху, крылья – внизу) и вогнутые (синклинали – замок расположен внизу. А крылья – вверху) (рис. 2).  Рис. 2. Складчатые дислокации: 1 – антиклиналь, 2 - синклиналь Разрывные дислокации образуются в результате интенсивных тектонических движений, сопровождающиеся разрывом сплошности пород и смещением слоев относительно друг друга. Амплитуда смещения может быть от нескольких сантиметров до километров при ширине трещин до нескольких метров. К разрывным дислокациям относятся сбросы, взбросы, грабены, горсты, сдвиги и надвиги (рис. 3: а – неподвижная часть земной коры, б – подвижная часть).    Рис. 3. Разрывные типы дислокаций 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).   Рис. 4. Неблагоприятные (а) и благоприятные (б) условия строительства. Задание 5. Проектируется строительство промышленных и гражданских сооружений на участке с просадочными грунтами. Необходимо дать общую характеристику просадочным грунтам, на основании расчетной величины установить тип грунтовых условий(І или ІІ) и наметить мероприятие по борьбе с просадочностью.  К І типу по просадочности относятся условия,при которых просадка в основном происходит в пределах деформируемой зоны, обусловленной приложением внешней нагрузки. В этих условиях величина просадки под действием собственной силы тяжести практически находится в пределах от 0 до 5 см. К ІІ типу по просадочности относятся условия, при которых просадка грунта от собственной силы тяжести происходит преимущественно в нижних слоях просадочной толщи, а просадка от внешней нагрузки и в пределах деформируемой зоны. Следовательно, І тип грунтовых условий. Заключение. Все тектонические дислокации принято делить на две большие группы: складчатые (или пликативные) и разрывные (или дизъюнктивные). Главное их различие заключается в том, что в результате складчатых дислокаций происходит смятие пород без нарушения их целостности, а в результате разрывных целостность залегания пород нарушается. Список литературы 1-Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://revolution.allbest.ru/ 2-1.Большая российская энциклопедия, 2018. — / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2019, т. 30) 3-2.Белоусов В.В. Геотектоника : Учебное пособие для студ. геолог. специальностей вузов / В.В. Белоусов - М. : Изд-во Московского ун-та, 2018. - 333 с. 4-Болысов С.И. Биогенное рельефообразование на суше / С.И. Болысов. - М. : ГЕОС, 2017- Т.1. - 269 с. 5-Михайлов В.Н. Гидрология: учебник для студ. вузов, обуч. по геогр. специальностям / В.Н. Михайлов, А.Д. Добровольский, С.А. Добролюбов ; Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. - М. : Высш. шк., 2016. - 462 с. |