Физические свойства грунтов, эндогенные процессы

          Еще большую пользу извлекает  человечество из разработки продуктов  глубинного вулканизма. Из магмы  при ее кристаллизации выделяется  большое количество разнообразных  полезных ископаемых. Месторождения  железа, хромистого железняка, платины,  титана связаны непосредственно  с магматическими породами. Месторождения  меди, свинца, цинка, золота, серебра,  мышьяка, ртути связаны с газами  и горячими растворами, выделяемыми  магмой. Большое количество неметаллических  полезных ископаемых, таких как апатиты, слюды, драгоценные камни, также связано с интрузивными породами.

           Вторым видом эндогенных процессов  являются землетрясения, проявляющиеся в определенных участках земной поверхности в виде кратковременных толчков или сотрясений.

     Землетрясение — явление достаточно распространенное. Оно наблюдается на многих участках материков, а также на дне океанов  и морей (в последнем случае говорят  о «моретрясении»). Количество землетрясений  на земном шаре достигает нескольких сотен тысяч в год, т. е. в среднем  совершается одно два землетрясения  в минуту. Сила землетрясения различна: большинство из них улавливается только высокочувствительными приборами  — сейсмографами, другие ощущаются человеком непосредственно. Количество последних достигает двух-трех тысяч в год, причем распределяются они очень неравномерно — в одних районах такие сильные землетрясения очень часты, а в других необычайно редки или даже практически отсутствуют.

     Генетически землетрясения можно классифицировать следующим образом:

• Естественные: Эндогенные: а) тектонические, б) вулканические. Экзогенные: а) карстово-обвальные, б) атмосферные в) от ударов волн, водопадов и т. п.
• Искусственные: а) от взрывов, б) от артиллерийской стрельбы, в) от искусственного обрушения горных пород, г) от транспорта и т. п.

                Вопрос о причинах землетрясений  до сих пор окончательно не  изучен. Землетрясения зарождаются  в различных частях земной  коры и в подкоровом слое, т.  е., по-видимому, в условиях твердой  среды. Большинство современных  исследователей считают, что непосредственной  причиной землетрясения является  смещение на глубине в веществе  Земли, связанное или с моментальным  сдвигом, со скольжением, или  с кручением вещества. Это доказывается тем, что гипоцентры землетрясений располагаются вдоль плоскостей ранее существовавших разрывов земной коры.

     Тщательный  анализ сейсмограмм способствует выяснению  причин землетрясений. Разработанная  аппаратура (экстенсометр Вешнякова, сейсмограф Кирноса) позволяет раздельно изучать  продольные и поперечные волны и, вероятно, уже в ближайшее время  поможет окончательно выяснить причину  землетрясений.

          Землетрясения поверхностного типа  более разнообразны по происхождению.  Они могут быть вызваны, с  одной стороны, тектоническими  причинами, а с другой —  вулканизмом, обрушениями в пустоты,  на поверхности и вблизи нее.

          Некоторые ученые связывают поверхностные  землетрясения с атмосферными  явлениями. Это предположение  основано на том, что большинство  землетрясений в северном полушарии  приходится на зимние месяцы; некоторые землетрясения следовали  за сильными грозами или ураганами.  Было установлено, что дело  не в самих ураганах или  грозах, а в изменениях градиента  атмосферного давления.

          Изменение атмосферного давления, конечно, не создавало, а только  вызывало землетрясения, и лишь  в том случае, когда напряжения  в земной коре уже были близки  к нарушению равновесия.

          Кроме кратковременных и сильных колебаний типа землетрясений, земная кора испытывает колебания, при которых одни участки ее опускаются, а другие поднимаются. Движения  совершаются очень медленно со скоростью нескольких сантиметров или даже миллиметров в столетие, они недоступны непосредственным наблюдениям без приборов. Но так как эта движения совершаются повсеместно и непрерывно в течение многих миллионов лет, то конечные результаты их весьма существенны.

     Вследствие  этих колебательных движений, многие области, ранее бывшие сушей, оказались  дном океана и, наоборот, некоторые  участки земной поверхности, сейчас возвышающиеся на сотни и даже тысячи метров над уровнем моря, сохраняют свидетельство того, что когда-то они были под водой. Интенсивность колебательных движений неодинакова: на одних, участках земной коры опускания или поднятия более значительны, на других менее значительны.

     Одним из самых ярких проявлений внутренних сил являются складчатые и разрывные  деформации земной коры. Эти явления в большинстве случаев недоступные непосредственному наблюдению, хорошо запечатлелись в характере залегания осадочных пород, слагающих земную кору. Осадки морей и океанов, выпадая из воды, ложатся обычно ровными горизонтальными пластами. Вследствие же складкообразования эти горизонтально залегающие пласты оказываются собранными в различного вида складки, а иногда разорванными или надвинутыми друг на друга.

     Явление смятия и разрыва пластов способствует образованию возвышенностей и гор, впадин и котловин. Многие ученые приписывали  явлению складчатых деформаций главную  роль в образовании гор, считая, что  породы, сминаясь в складки, вспучивают земную поверхность и образуют возвышенности. Этот процесс получил название орогенеза («орос» — по-гречески возвышенность, «генез» — образование). В настоящее  время установлено, что в образовании  гор колебательные движения играют не меньшую роль, чем складчатые, поэтому термин «орогенез», утратив  свое первоначальное значение, стал употребляться  реже.

     Складчатые  деформации проявляются только в  определенных, наиболее подвижных и  наиболее проницаемых для магмы  участках земной коры, именуемых геосинклиналями. В противоположность им устойчивые, со слабой тектонической активностью, области называются платформами.

     Складчатые  деформации, землетрясения и особенно вулканизм способствуют существенному  изменению горных пород, слагающих  земную кору. Вследствие сдавливания  они становятся более плотными и  твердыми, а под действием высокой  температуры обжигаются и даже переплавляются. Действие паров и газов, выделяемых из магмы, способствует образованию  в горных породах новых минералов. Все эти явления преобразования горных пород под действием эндогенных процессов носят название метаморфизма («метаморфизм» - по-гречески означает превращение) и также связаны с глубинными силами.

     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, с изменением температуры — термометаморфизмом, а метаморфизм, связанный с газами и парами, — соответственно пневматолитовым и гидротермальным метаморфизмом.

       При динамометаморфизме все округлые  части породы (например, гальки в  конгломератах) сдавливаются и  превращаются в линзообразные  включения, зерна породы также  раздавливаются в направлении,  перпендикулярном к направлению  давления, происходит переориентировка  всех вытянутых и плоских минералов  длинными осями в одном направлении,  перпендикулярном давлению. При  этом порода как бы разделяется  на множество тонких чешуек, или  пластинок, которые часто скользят  друг по другу, плоскости их  вследствие трения пришлифовываются  и индивидуальность чешуек выступает  еще более отчетливо. Так возникает  сланцеватая текстура, и вся порода  превращается в сланец. Давление, переориентировка минералов и  трение вызывают повышение температуры,  происходит частичная перекристаллизация  минералов, изменение их формы  и размеров.

       При термометаморфизме 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.

     Термальный  метаморфизм очень четко проявляется  на контактах с интрузиями, температура  которых часто превышает 1000° Остывание  интрузий идет очень медленно, поэтому  происходит значительный прогрев вмещающих  пород.

     Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм  способствует образованию в породе многочисленных новых минералов, а  так как воздействие газов  и паров воды совершается обычно в условиях повышенной температуры, то в породе одновременно происходит перекристаллизация первичного вещества, которое вступает в реакцию с  вновь принесенными в парах, газах  или воде элементами.

     В результате пневматолитового и гидротермального метаморфизма сильно изменяются не только структура и текстура породы, но и ее химический состав.

     Преобразования  породы в процессе метаморфизма бывают настолько сильны, что первоначальный характер породы становится почти неузнаваемым.

     Очень часты при метаморфизме, особенно пневматолитовом и гидротермальном, случаи замещения одних минералов  другими— это явление называется метасоматозом. Так, например, кремнекислые растворы, идущие от магмы, могут заместить  карбонат кальция в известняковой  породе и тогда известняк сначала  становится кремнистым, а затем может  превратиться в кварцит.

     Большое значение при метасоматозе играет вода, так как она облегчает перенос  вещества и, растворяя и выщелачивая  неустойчивые компоненты вмещающей  породы, способствует образованию полостей, в которых отлагаются вновь приносимые элементы. Такие полости бывают иногда очень малы — типа пор между  отдельными минералами.

       Причинами метаморфизма может  быть внедрение магмы в верхние  части земной коры и общее  возрастание температуры и давления  при погружении горных пород  на большую глубину. В зависимости  от причин, вызвавших метаморфизм, различают его отдельные типы: контактовый, региональный и ультраметаморфизм. Таким образом, получается классификация видов метаморфизма, основанная на другом принципе, чем выделение типов метаморфизма по факторам (температура, давление и т. п.).

       Таким образом, к числу эндогенных процессов относятся, следовательно, вулканизм, землетрясения, колебательные движения (или эпейрогенез), складчатые и разрывные деформации и метаморфизм. 

     Из  всех видов эндогенных явлений только колебательные движения, как указывалось  ранее, проявляются более или  менее равномерно в пределах всей земной коры; все же остальные явления  сосредотачиваются главным образом  в подвижных геосинклинальных поясах Земли.

        Эндогенные процессы коренным  образом меняют характер земной  коры и, в частности, ее поверхности;  они приводят к созданию основных  форм рельефа поверхности Земли  — горных стран и отдельных  возвышенностей, огромных впадин  — вместилищ океанической и  морской воды и др.

     Формы, созданные эндогенными силами, в  свою очередь подвергаются действию экзогенных сил. Возвышенности размываются  реками, развеваются ветрами; у подножия возвышенностей накапливаются мощные пролювиально-делювиальные шлейфы, впадины  заполняются осадками, берега впадин размываются волнами. Эндогенные силы стремятся к расчленению и  усложнению рельефа земной поверхности, а экзогенные силы денудируют, т. е. выравнивают поверхность Земли. Во взаимодействии экзогенных и эндогенных процессов происходит развитие земной коры и ее поверхности. 
 
 
 

     Список  литературы. 

1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. М.: Высшая школа, 2005.
2. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А. и др. Грунтоведение.. М.: Изд-во МГУ, 2005
3. Чаповский Е.Г. Инженерная геология. Москва, Высшая школа, 1975.