Курс лекций по инженерной геологии (стр. 10 )

Для точного наименования породы необходимо изучить не только минералогический состав, но и структуру и текстуру породы. Под структурой понимают строение минерального агрегата, т. е. степень кристалличности, форму, размеры минеральных зерен слагающих данную породу. Под текстурой понимают сложение породы т. е. взаимное расположение слагающих ее минералов. Структура и текстура горной породы обусловливаются физико-химическими условиями ее образования.

Таким образом, горная порода —это чаще всего агрегат более или менее количественно и качественно постоянных минеральных зерен, отличающихся определенным комплексом физических свойств и условиями образования.

По условиям образования (генезису) горные породы, слагающие литосферу, условно делятся на три класса:

1. Магматические породы, образующиеся из застывшей в различных условиях магмы (лавы).

2. Осадочные породы, образующиеся на поверхности Земли при разрушении любых, ранее существовавших пород и минералов и последующем механическом или химическом отложении продуктов этого разрушения, а также благодаря жизнедеятельности или отмирания организмов.

3. Метаморфические породы, образующиеся на больших глубинах из магматических или осадочных пород при воздействии на них высоких температур и давлений, свойственных этим глубинам, а также в ряде случаев благодаря обогащению их различными газообразными и парообразными веществами, выделяющимися из близлежащего магматического очага.

Определение горных пород по внешним признакам проводится по следующему плану.

1. Определение строения. Различают следующие виды строения: зернистое – минералы, слагающие породу, представлены зернами, ясно различимыми без помощи лупы. По крупности зерна различают: крупно-, средне-, мелко - и тонкозернистые породы. Встречаются равномерно зернистые (гранит) и неравномерно-зернистые (гранит-рапакиви) породы; порфировое – на плотном фоне разбросаны вкрапления более крупных зерен отдельных минералов (порфирит); обломочное – обломки различной величины, формы, цвета, сцементированы плотной массой (конгломерат, брекчия, песчаник); оолитовое – в плотной массе встречаются округлой формы шарики; оолиты имеют тот же минералогический состав, что и основная масса, и тот же цвет, но темнее, размеры оолитов небольшие (оолитовый известняк); плотное – зерна неразличимы невооруженным глазом (яшма); землистое – породы внешним видом напоминают рыхлую почву, легко растираются между пальцами (глина, мел); пористое – ясно выражены поры, породы легкие (пемза); зернисто-сланцеватое – чередуются полосы зернистого и сланцеватого сложения (гнейс); сланцеватое – сланцеватость – способность горных пород при ударе раскалываться на плитки (глинистый сланец); порода состоит из растительных остатков (торф); порода состоит из раковин морских животных (известняк-ракушечник); несцементированные обломки – обломки различной величины, формы, цвета находятся в несцементированном, сыпучем виде (гравий, песок).

2. Определение твердости. Твердость горных пород обусловлена твердостью минералов, входящих в состав пород. По этому признаку они делятся на две группы: оставляющие царапину на стекле и не царапающие стекло.

3. Определение окраски пород – обусловлено цветом минералов, входящих в их состав. Окраска пород в известной мере указывает и на минералогический состав этих образований. Различают породы, имеющие светлую окраску (белая, светло-серая, желтоватая, розовая, красноватая) и породы темной окраски (серая, темно-серая, зеленовато-серая, темно-зеленая, черная).

4. Определение плотности: легкие породы (пемза); породы среднего веса (гранит); тяжелые породы (базальт).

Лекция 6. Геодинамические процессы. Магматизм. Эффузивный магматизм

Процессы, происходящие внутри Земли и на ее поверхности, формирующие состав земной коры, ее строение и рельеф поверхности, называются геодинамическими
Одна часть этих процессов обусловлена энергией, освобождающейся в недрах планеты в результате радиоактивного распада химических элементов, фазовых и структурных превращений вещества в глубоких частях Земли. Такие процессы объединяются в группу эндогенных. Другая часть процессов порождается силами, действующими на поверхности Земли: суточными и сезонными колебаниями температуры, энергией движущихся масс воды, льда и ветра, химическими и физико-химическими реакциями, протекающими при участии воды и жизнедеятельности организмов. Эти процессы составляют группу экзогенных (от греч. ехо — снаружи).

В обоих группах существуют процессы, действующие по законам механики (например, распространение упругих колебаний в горных породах разной плотности при землетрясениях или перенос реками обломков разной крупности) и по сложным законам физической химии (например, при преобразовании кристаллохимических структур минералов в разных условиях). Геодинамические процессы совершаются во времени и имеют неодинаковую продолжительность. Одни происходят быстро, почти мгновенно (землетрясение, горный обвал и т. п.), для осуществления других требуется длительное время (формирование зрелой речной долины или образование плотной горной породы из рыхлого морского ила).

Среди эндогенных процессов наиболее важными являются землетрясения, магматизм, метаморфизм, тектонические движения и образование тектонических структур земной коры; для экзогенных — разрушении преобразование горных пород, перенос и отложение продуктов разрушения различными агентами, выработка рельефа поверхности, формирование осадочных горных пород.

Эндогенные и экзогенные геодинамические процессы тесно связаны. Их совокупное действие обусловливает циклическое и направленное развитие вещества и структуры земной коры.

МАГМАТИЗМ

Вещество земной коры и оболочки Земли, согласно современным данным, является твердым телом, несмотря на то, что уже на глубинах 60—70 км температура Земли настолько высока, что любая порода при давлении, равном атмосферному, могла бы находиться в расплавленном состоянии. Однако существующие на этих глубинах давления способствуют сохранению вещества в твердом состоянии. Термодинамическое равновесие в земной коре в оболочке установилось в процессе длительного развития нашей планеты. Нарушение этого равновесия в том или ином участке (т. е. уменьшение давления или увеличение температуры) вызывает переход масс Земли в отдельных локализованных участках (очагах) из твердого состояния в жидкое. Переход сопровождается колоссальным увеличением объема. Образовавшаяся в верхней мантии огненно-расплавленная масса (магма) перемещается в ослабленные участки земной коры или изливается на поверхность.

При вступлении магмы в земную кору газы, содержащиеся в ней, вследствие уменьшения давления высвобождаются часто путем взрывов, приводящих при благоприятных условиях к образованию в коре каналов, по которым и устремляется магма на поверхность Земли.

Внедрение магмы в земную кору называется интрузивным магматизмом (лат. интрузио — внедрение), или плутонизмом (Плутон — бог недр Земли); излияние магмы на поверхность называется эффузивным магматизмом (лат. эффузио — излияние), или вулканизмом (по имени бога огня у древних римлян — Вулкан). При вулканизме, помимо жидких продуктов, на поверхность выбрасываются газообразные и твердые продукты извержения. Вулканизм и плутонизм имеют исключительно важное значение в развитии нашей планеты, поэтому невозможно изучать Землю, не имея представления о сущности этих процессов. Однако изучены они еще слабо, что объясняется недоступностью наблюдения за течением интрузивного магматизма и молодостью науки вулканологии.

Эффузивный магматизм. Под вулканизмом понимают излияние на поверхность Земли лавы, или выход газов, или выбрасывание обломочного материала силой газов, вырывающихся из магмы, не дошедшей до поверхности Земли.

На поверхность Земли лава, газы и минеральные обломки выбрасываются или по трещинам в земной коре — трещинные вулканы, или по каналам, пробитым газами и лавой в ослабленных разломами зонах земной коры — центральные вулканы. В настоящее время в основном известны центральные вулканы; трещинные, имевшие большое распространение в прошлые эпохи жизни Земли, ныне сохранились главным образом в Исландии.

Внешний вид вулканов. Вулканы центрального типа чаще представляют собой конусообразные или куполообразные возвышенности, сложенные продуктами вулканических извержений. Высота возвышенностей нередко достигает нескольких сотен и тысяч метров. На вершине ее имеется чашеобразное углубление — кратер. От дна кратера отходит питающий канал — жерло, соединяющее кратер с магматическим очагом, вернее, со вторичным питающим вулкан магматическим очагом (основной очаг располагается в верхней мантии на глубине 60—200 км и более, вторичный очаг — в земной коре). Через канал выбрасываются продукты извержения в моменты так называемого эруптивного (лат. эруптивус — выброшенный) акта вулкана, т. е. в моменты извержения. Выбрасываемые вулканом обломки и лава постепенно наращивают вулканическую гору. В периоды покоя жерло вулкана заполнено обломками пород или застывшей лавой. Края кратера, имевшего в период извержения воронкообразную форму, обваливаются. Кратер приобретает форму чаши с плоским дном и крутыми стенками.

Преобразование кратера после прекращения извержения происходит и в результате провалов над пустотой, возникшей вследствие внезапного выброса лавы, и частично за счет оседания еще не извергнутой лавы. Позднее, если вулкан долго не возобновляет своей деятельности, размеры кратера растут за счет эродирующей деятельности экзогенных факторов. В кратерах вулканов, располагающихся в областях с большим количеством атмосферных осадков, во время прекращения деятельности вулкана образуются озера. Если вулкан не моногенный (образованный одним извержением), а полигенный (извергавшийся несколько раз), скопившаяся в периоды покоя вода при последующих извержениях мгновенно выбрасывается из кратера и, стекая с колоссальной скоростью по склонам вулкана в виде грязевых потоков (вследствие насыщения пеплом и песком), причиняет серьезные разрушения на склонах и у подножья вулкана. Иногда вода кратерных озер бывает настолько богата солями и кислотами, что может служить источником добычи их.