Контрольная работа по "Геологии"

1. Объясните значение инженерной геологии для строительства ж/д и их эксплуатации

Как известно, возводимое сооружение должно быть прочным, устойчивым, должна обеспечиваться его долговременная безаварийная эксплуатация. Чтобы выполнить  эти требования, необходим всесторонний учет природных условий на месте  будущего строительства. Кроме того, глубокое изучение местных условий  способствует сокращению сроков и стоимости  строительства.

Вопросами изучения местных условий  занимается несколько инженерных дисциплин; значительная роль отводится инженерной геологии , являющейся прикладной наукой. Инженерная геология изучает горные породы и геологические процессы в связи с инженерной деятельностью человека — строительством инженерных сооружений.

Уровень современной строительной техники весьма высок и строительство  сооружений практически возможно в  любых инженерно-геологических условиях. Однако для преодоления неблагоприятных  условий необходимо их глубокое изучение. Недостаточное изучение инженерно-геологических  условий, а иногда игнорирование  их при проектировании и строительстве  приводит к авариям и полному  разрушению сооружений.

В ходе инженерно-геологических изысканий  и при последующем составлении  заключения необходимо получить четкое представление о геологическом  строении местности и, в частности, о стратиграфии, тектонике, литологии  и физико-геологических явлениях изучаемой местности.

Знание стратиграфии позволяет  геологу выяснить генезис и историю  образования слоев и характер залегания, целесообразно назначить  места закладки геологических выработок  и в итоге дать правильную оценку пород как основания сооружения.

Изучение тектоники горных пород  позволяет получить важные сведения о разрывных нарушениях (сбросах, сдвигах), весьма опасных для большинства  сооружений.

Минеральный состав породы, ее структура  и другие литологические особенности  в большой степени определяют строительные свойства породы, поэтому  являются очень важной характеристикой, в какой-то мере предопределяющей качество основания и степень устойчивости сооружения.

Необходимость знания геодезистом  основных сведений из инженерной геологии диктуется тем, что геодезист, как  и специалисты других профилей, принимает  участие в отыскании наилучшего места для сооружения, в строительстве  сооружения ив наблюдениях за ним  в процессе его эксплуатации. Без  знания основ инженерной геологии геодезист  испытывает затруднения при выборе мест и глубины закладки исходных геодезических знаков и знаков на сооружении при организации наблюдений за деформациями сооружений.

Не зная задач и техники выполнения геологоразведочных работ, геодезист  не имеет возможности сознательно  отнестись к требованиям точности и методам привязочных работ. Знание основ инженерной геологии дает возможность геодезисту технически грамотно вести съемочные — топографические  работы, отражать на планах (картах) элементы ситуации и рельефа, позволяющие  геологу сделать косвенные суждения о виде пород и характере их напластования.

2. Опишите минералы (кальцит: класс,  хим. Состав, цвет, черты, блеск,  спайность, излом, твердость, реакция  с HCI, указать породы в которые он входит) и породы (андезит, глина, кварцит)

Кальци́т, известковый шпат — минерал CaCO₃ из группы карбонатов, одна из природных форм карбоната кальция. Исключительно широко распространён на поверхности Земли, породообразующий минерал. Кальцитом сложены известняки, меловые породы,мергели, карбонатиты. Кальцит — самый распространённый биоминерал: он участвует в строении очень многих живых организмов, в составе раковин и костей.

Карбонат кальция имеет и  другую (ромбическую) полиморфную модификацию — арагонит.

Тонкодисперсный пирит окрашивает в синеватый и зеленоватый цвет. Кальцит с примесью железа — желтоватый, буроватый, красно-коричневый; с примесью хлорита — зелёный. Углистое вещество часто придает кальциту неравномерную чёрную окраску. Известны кристаллы с многочисленными включениями битуминозного вещества, они имеют жёлтый или бурый цвет.

Черта белая, плотность 2,6-2,8, излом ступенчатый, твёрдость по шкале Мооса 3, спайность совершенная по основному ромбоэдру,блеск стеклянный до перламутрового. Вскипает при взаимодействии с разбавленной соляной кислотой (HCl). Характерно многообразие двойников срастания и прорастания по многочисленным законам, а также деформационные двойники. Прозрачные кристаллы обладают двупреломлением света, особо хорошо наблюдаемым сквозь поверхности спайности в ромбоэдрических выколках или толстых пластинах.

Формы нахождения

Кальцит относится к тригональной сингонии, тригонально-скаленоэдрический вид симметрии. Кристаллы очень разнообразны, но чащескаленоэдрические, ромбоэдрические (острый, основной и тупой ромбоэдры), призматические и пластинчатые («папир-шпат»). Прозрачные ромбоэдрические кристаллы или выколки по спайности с выраженным двупреломлением называют «исландский шпат». Они образуют агрегаты в виде сростков, друз, щёток, параллельно-шестоватых прожилков. В карстовых пещерах — в виде натёчных образований (сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, драпировки, геликтиты, выцветы, «шпоры», оолиты под названием «пещерный жемчуг» и пр.). Кроме того — сплошные массы, зернистые агрегаты, корки, налёты.

Кальцит слагает горную породу мрамор, является главной составной частью известняков. Нередко образует псевдоморфозы по органическим остаткам, замещает раковины древних моллюсков и кораллы («окаменелости»).

Диагностические признаки

Определить кальцит относительно легко: его отличительные свойства — совершенная спайность по ромбоэдру и низкая твёрдость. Характерна реакция с HCl, — взаимодействует с бурным вскипанием и шипением по реакции: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑.

Горные породы, сложенные кальцитом

Минерал кальцит входит в состав многих горных пород. Так, например, мел и известняк имеют осадочное происхождение, т.е. они образовались в течение миллионов лет из известковых скелетов и раковин главным образом морских животных. Оседая на дно древних океанов и морей, год за годом раковинки мельчайших животных, состоящих из карбоната кальция, сформировали многокилометровые толщи известняка, мела, ракушечника и других осадочных пород.

В результате движения пластов земной коры толща осадочных пород могла  оказаться в глубинных слоях  литосферы, где под влиянием высоких  температур и давления происходили  превращения, метаморфозы, известняка и мела. В результате образовывался  мрамор — метаморфическая горная порода.

Мрамор — кристаллическая метаморфическая горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка или доломита ( CaCO₃^.MgCO₃). Мрамор может иметь белую, серую, зеленоватую, розовую и другие окраски, что зависит от примесей. Представляет собой высококачественный декоративный камень.

Мрамор добывается в карьерах. Он применяется с античности как  конструкционный и облицовочный архитектурный материал благодаря  своим пластическим и декоративным достоинствам: твёрдость; мелкозернистость, податливость в обработке, способность легко полироваться, посредством чего выявляются тональное богатство и красота его однородной, пятнистой или слоистой структуры. Мрамор используется также для создания мозаичных композиций (инкрустационный стиль, флорентийская мозаика), рельефов и круглых изваяний (преимущественно однотонный, большей частью белый, реже — цветной или чёрный). Относительная прозрачность мрамора порождает на поверхности скульптуры тончайшую игру света и тени.

Известковый туф, травертин, пористая, ячеистая порода, образовавшаяся в результате осаждения карбоната кальция из горячих или холодных источников. Часто содержит отпечатки растений, а иногда раковины наземных либо пресноводных брюхоногих моллюсков. Отличается малой объёмной массой, его плотность от 1400 до 1800 кг/м³. Большие отложения известкового туфа встречаются на Кавказе. Употребляется как строительный материал, декоративный камень, химическое сырье для получения извести и углекислого газа.

Андезит — вулканическая горная порода среднего состава, нормальной щелочности. Содержание кремнезема (SiO₂) составляет 52-65 %.

Минеральный состав: Плагиоклаз, вкрапленники полевых шпатов, роговой обманки, биотита

Цвет: Тёмно-серый или почти чёрный.

Структура: Неполнокристаллическая , мелкозернистая. Для основной массы характерна пилотакситовая структура, образованная субпараллельными лейстами плагиоклаза.

Текстура: Плотная или пористая, часто флюидальная.

Удельный вес: 2,5.

Форма залегания: Вулканические потоки и экструзивные купола.

Отдельность: Столбчатая, в случае подводных излияний — подушечная.

Генезис: Эффузивный аналог кварцевого диорита. Кайнотипная (неизменённая) порода. Андезиты характерны для зрелых, энсиалических островных дуг и активных континентальных окраин андийского типа. Метаандезиты встречаются в постархейских зеленокаменных поясах.

Практическое значение: Строительный и кислотоупорный материал.

Разновидности: По составу темноцветных минералов во вкрапленниках различают  авгитовые, гиперстеновые, роговообманковые и биотитовые андезиты.

Диагностика: Андезиты связаны непрерывными переходами с вулканическими породами близкого состава — базальтами, дацитами, трахитами. Макроскопически определить вид вулканической породы не всегда возможно. В отличие от базальтов для андезитов не характерны вкрапленники пироксена, достаточно редко встречаются афировые разности. Как правило, вкрапленники в андезитах представлены плагиоклазом.

Гли́на — мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита , монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов, но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO₂), 39 % оксида алюминия (Al₂О₃) и 14 % воды (Н₂O). 
Al₂O₃ и SiO₂ — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов. 
Диаметр частиц глин менее 0,005 мм; породы, состоящие из более крупных частиц, принято классифицировать как лёсс. Большинство глин — серого цвета, но встречаются глины белого, красного, жёлтого, коричневого, синего, зелёного, лилового и даже чёрного цветов.Окраска обусловлена примесями ионов — хромофоров, в основном железа в валентности 3 (красный, желтый цвет) или 2 (зеленый, синеватый).

Основным источником глинистых  пород служит полевой шпат, при распаде которого под воздействием атмосферных явлений образуются каолинит и другие гидраты алюминиевых силикатов. Некоторые глины осадочного происхождения образуются в процессе местного накопления упомянутых минералов, но большинство из них представляют собой наносы водных потоков, выпавшие на дно озёр и морей.

Глина — это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания.

Кварци́т — метаморфическая горная порода, состоящая в основном из кварца. Крепкий и прочный кварцевый песчаник с кремнистым цементом, белый, серый, или красноватый^[1], очень трудный для обработки.

Генезис — диагенез или метаморфизм кварцевого песка. Прочность на сжатие 100—450 МПа, объёмная масса в среднем 2.6 г/см³, плотность в среднем 2.68 г/см³, твёрдость по шкале Мооса — 7, огнеупорность до 1770 °C. Состав: кварц 70-80%, слюда,плагиоклазы, тальк и т. д. Текстура: массивная, сланцеватая, пятнистая. Структура: зернистая.

Железистый кварцит (джеспилит). Применяют для изготовления динаса и как флюс (в металлургии); кислотоупорный материал, строительный (в том числе декоративный) камень. Применяется в виде щебня в строительстве, для покрытия полов, добавок кбетону.

3. Назовите основные физико-механические свойства горных пород, необходимые для проектирования и строительства. Опишите условия образования и строительные свойства грунтовых отложений: делювиальные

Делювиальные отложения – это разнообразные по цвету и механическому составу, обычно пористые, образования, обязанные происхождением деятельности переменных по силе, мощности времени действия струйчатых водных потоков, которые не имеют определенных русл, а развиваются на склонах и производят смыв и отложение осадков на склонной поверхности. Делювий надо рассматривать как производное от ряда факторов: а) климатических (зональных ) условий; б) горных пород; в) формы и величины склона; г) водосборной площадки склона; д) почвообразования и развития растительности. Вниз по склону механический состав делювия последовательно меняется от более крупнозернистого к мелкозернистому; то же наблюдается и в вертикальном направлении – внизу делювиального чехла залегают более крупные осадки, вверху – более тонкие. Последнее связано с выравниванием ( выполаживанием ) склона и затуханием потоков. Часто в разрезе делювиальной толщи наблюдаются ископаемые почвы, в большинстве случаев к перерывам в интенсивности отложения делювия. Ископаемые почвы делят всю толщу делювия на горизонты различного возраста. При этом делювий таких горизонтов часто различен по механическому и литологическому составу в зависимости от изменения факторов делювиообразования. Делювий выпуклых склонов в отличии от вогнутых и прямых характеризуется несколько более легким механическим составом. Делювий длинных пологих склонов имеет более тяжелый механический состав, нежели делювий крутых коротких склонов. Различия в экспозиции склонов сказываются на химическом составе делювия: делювий южных склонов относительно менее промыт, более богат солями, особенно карбонатами. По разрезам делювиальной толщи восстанавливаются древний ископаемый рельеф и бывшее положение базисов эрозии и денудации.