Контрольная работа по "Геологии"

 

Контрольная работа по геологии студентки гр.ПГСбву-22 Петруниной А.В.

Вариант 2

Задание 1

Составить характеристики свойств минералов, взятых из табл. 3.3, и представить  их в таблице, составленной по форме  №1.

Минералы: ортоклаз, доломит.

Форма №1

Минерал

Класс

Химический состав

Происхождение

Цвет

Цвет черты

Блеск

Твердость

Спайность

Излом

Реакция с HCl

Форма нахождения в природе

Устойчивость  к выветриванию

Применение в  строительстве

Ортоклаз

силикаты

K2O*AlO3*6SiO2

составная часть гранитов сиенитов, порфиров, гнейсов и др.

белый, лазурно-серый, розовый, красный

стеклянный, на плоскостях спайности- стеклянный или перламутровый

6

совершенная в двух направлениях

неровный, ступенчатый

не вступает в реакцию

сплошные крупнокристаллические массы, друзы

не стоек

в производстве фарфора, фаянса, эмалей, глазурей

Доломит

карбонаты

CaCO3*MgCO3

образует породу того же названия

белый, серый, желтоватый, бурый

белая

стеклянный, перламутровый

3,5-4

совершенная, по Ромбоэдру (в трех направлениях)

ровный

в растворе соляной кислоты вскипает только порошок

кристаллы, сплошные зернистые, землистые массы, натеки, друзы

стоек

при производстве портландцемента, для изготовления огнеупорных кирпичей и др.

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2

Составить характеристики свойств горных пород, взятых из табл. 3.4, и представить  их в таблице, составленной по форме  №2.

Горные  породы: базальт, песок, опока.

Порода	Тип и группа по происхождению	Минералогический  состав	Структура	Текстура	Окраска	Устойчивость  к выветриванию	Реакция с HCl	Форма залегания	Применение в  промышленности и в строительстве
Базальт	изверженные (магматические) излившиеся массивные породы; Генетическая группа (подгруппа)- Эффузивная (кайнотипная)	плагиоклаз, авгит, оливин Лабрадор, авгит, роговая  обманка, реже оливин и биотит	тонкозернистая	массивная, шлаковая	темная до черного	средняя	не вступает в реакцию	базальтовые покровы, часто  имеющие большую мощность (до нескольких сот метров), занимают огромную площадь. Значительная часть дна Тихого океана сложена базальтами. На суше территории в сотни тысяч квадратных километров покрыты базальтовыми лавами. Основная эффузивная горная порода нормального ряда.	как строительный и облицовочный материал в камнелитейной промышленности, в качестве дорожного камня и для  производства щебня
Песок	осадочная среднеобломочная (размер обломков от 2 до 0,05 мм)	полевые шпаты, кварц, слюда, глауконит, окислы железа	псаммитовая	слоистая, сыпучая	желтая, серая, зеленая, бурая	не устойчив	слабо реагирует	пласты	в качестве строительных растворов, сырье для получения стекла
Опока	осадочные биохимические горные породы, группа кремнистых пород	сложенная аморфным кремнезёмом (опалом, до 98%) с примесью глинистого вещества, скелетных частей организмов (диатомей, радиолярий и спикул кремнёвых губок), минеральных зёрен (кварца, полевых шпатов, глауконита).	микропористая кремнистая	однородная, слоистая	от светло-серого до тёмно-серого, почти чёрного	хорошая	не реагирует	среди меловых и нижнепалеогеновых  отложений; образует слои выдержанной мощности и линзы	Применяется как адсорбент, в газовой, химической и других отраслях промышленности, при производстве цемента.

Задание 3

Объяснить образования отложений, взятых в  соответствии с номером варианта из табл. 3.5. Составить инженерно-геологическую  характеристику грунтов, наиболее часто  встречающихся среди этих отложений.

Отложения-элювиальные.

Условия образования элювиальных отложений

Элювием называются уцелевшие  на месте своего формирования продукты выветривания горных пород. Это понятие  тесно связано с понятием «кора  выветривания» и между ними нет  четкой разницы. Под «элювием» будем  понимать все вообще продукты выветривания, оставшиеся на месте своего формирования, а под корой выветривания - сложно построенный элювиальный профиль, обладающий рядом характерных признаков (рис.1). Среди элювиальных отложений  по Шанцеру выделяются группы собственно элювиальных отложений и почв. Л.Н. Ботвинкиной выделяются три  генетических типа элювиальных отложений: 1) обломочный или кластогенный элювий - щебнистые и глыбовые скопления  преимущественно механического  разрушения пород; 2) собственно кора выветривания (хемогенный элювий); 3) почвы биогенный  элювий.

 

Рис. 1. Элювиальный профиль. Фото 1. Элювиальные образования, вскрытые экскаватором. Видна первичная слоистость каменноугольных пород. Вверху отмечается слаборазвитый почвенно-растительный слой.

В поверхностных и приповерхностных условиях породы испытывают влияние  иных физико-химических условий; по сути, выветривание - это преобразование вещества пород в поверхностных  условиях. Различают физическое, химическое и биологическое выветривание. Физическое выветривание - механическое разрушение пород без изменения химического  состава. Химическое выветривание - объединяет комплекс процессов окисления, гидратации, выноса катионов, накопление окислов  алюминия, кремния и железа. Биологическое  выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения и т. д.)

Чисто физические (механические) явления приводят к дезинтеграции  горных пород: к механическому их измельчению без изменения минералогического  и, следовательно, химического состава. Механическая дезинтеграция пород  происходит в результате неодинакового  объёма и линейного расширения породообразующих минералов под влиянием сезонного  и суточного колебания температуры. Порода рассекается густой сетью  тонких и тончайших трещин. В эти  трещины поступает вода, вследствие чего в них возникает капиллярное  давление. Его величина достигает  значительной величины. Например, в  трещины шириной 0,001мм капиллярное  давление составляет около 1,5кг/см (при  обычной температуре), а в трещинах толщиной в тысячу раз более тонких(1*10мм)- около 1500кг/см. При расширении трещин начинают действовать явления замерзания - размерзания воды с изменением объёма. В итоге массивная кристаллическая  порода, сохраняя свой исходный состав, теряет монолитность и начинает разрушаться. В первую очередь проявляются  скрытые напряжение, возникшие при  образовании разрушающейся породы, и проявляются отдельности –  участки породы, ограниченные трещинами  и обладающие определённой формой. Особенно эффективно проявляются округлые концентрически-скорлуповатые отдельности, образующиеся при выветривании некоторых  эффузивных и гипабиссальных пород. Механическая дезинтеграция плотных  горных пород приводит к образованию  обширных развалов, глыб и россыпей щебня.

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода – энергичный растворитель горных пород и минералов. Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород — гидролиз, приводит к замене катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссооциированных молекул воды:

K(AlSi3O8) + H2O→HAlSi3O8 + KOH

Образующееся основание (KOH) создает в растворе щелочную среду, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решетки  ортоклаза. При наличии CO2 KOH переходит  в форму карбоната:

2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O

Взаимодействие воды с  минералами горных порода приводит так  же и к гидратации — присоединению частиц воды к частицам минералов. Например:

2Fe2O3 + 3H2O = 2Fe2O·3H2O

В зоне химического выветривания также широко распространена реакция  окисления, которой подвергаются многие минералы, содержащие способные к  окислению минералы. Ярким примером окислительных реакций при химическом выветривании является взаимодействие молекулярного кислорода с сульфидами в водной среде. Так, при окислении  нитрита наряду с сульфатами и  гидратами окисей железа образуется серная кислота, участвующая в создании новых минералов:

2FeS2 + 7O2 + H2O = 2FeSO4 + H2SO4;

12FeSO4 + 6H2O + 3O2 = 4Fe2(SO4)3 + 4Fe(OH)3;

2Fe2(SO4)3 + 9H2O = 2Fe2O3·3H2O + 6H2SO4

Биологическое выветривание — перераспределение химических элементов по типу биогенной аккумуляции. В результате физико-химического  взаимодействия элементы питания переходят  в раствор и становятся доступными для растений. Схема большого геологического круговорота: осадки — растворение  — вынос в море — выход на поверхность осадочных отложений. Отсутствие биологического выветривания не допускает существования живых организмов. Химическое и физическое выветривание готовит почву для биологического выветривания. С момента действия биологического выветривания начинается малый биологический круговорот веществ: поступление из горной породы и атмосферы питательных элементов в живые организмы, малый биокруговорот синтезирует органику, возвращение химических элементов в почву с ежегодным опадом органического вещества. Биокруговорот связан с минерализацией мёртвого органического вещества в почве, в результате происходит накопление гумуса и минеральных макро- и микроэлементов, которые служат для формирования живых организмов. Биокруговорот веществ связан с развитием специфического почвообразовательного процесса, который носит название дёрнового процесса. Растительность, как лесная, так и травянистая, ежегодно частично или полностью отмирает к концу вегетации. Мёртвая органика частично или полностью минерализуется, высвобождая гумус и минеральные элементы. Они служат питанием для других растений, которые, закончив свой цикл, тоже станут кормом. За счёт дёрнового процесса существует жизнь на Земле.

Все перечисленные процессы действуют на исходные породы вместе и одновременно, так что действие одного из них невозможно отделить от действия остальных. Поэтому неправильно  расчленять сложный, но единый процесс  выветривания на химическое, физическое выветривание и т.п. Можно лишь говорить о химических, физических и других частных процессах, происходящих при  выветривании, и о преобладании одних  из них в конкретных условиях тех  или иных участков земной поверхности.

Инженерно-геологическая  характеристика грунтов.

Элювиальные крупнообломочные грунты формируются под влиянием факторов физического выветривания и образуют скопление крупных  обломков горных пород на месте их разрушения. Он обычно состоит из угловатых  остроугольных глыб, форма и размер которых в основном зависят от структурно - текстурных особенностей выветривающихся пород. Плотные  мелкозернистые и скрытокристаллические  породы дают неправильные угловатые  осколки, их размер и форма зависят  главным образом, от пространственного  расположения тончайших трещинок, пронизывающих  массив выветривающихся пород. Крупнозернистые  породы чаще всего рассыпаются в  дресву, доя них характерна минеральная  дезинтеграция. Метаморфические сланцеватые  породы (различные сланцы, мелкозернистые гнейсы) распадаются на тонкие пластинки.

По петрографическому  составу обломочный элювий мало отличается от материнской породы, на которой  залегает. Однако по своим свойствам  он качественно иной.

В том случае, когда выветриванию подвержены породы, залегающие на крутых склонах, в разрушении их играет огромную роль такой мощный фактор, как сила гравитации. Под ее влиянием обломки  горных пород скатываются вниз, падают и от ударов, получаемых ими при  скатывании и падении, еще больше размельчаются. Скопление таких  масс представляют собой своеобразные гравитационные образования крупнообломочных грунтов. Одним из видов гравитационных отложений является осыпь, представляющая собой скопления скатившихся, совершенно не обработанных различных по размеру  обломков у подножия склонов. В отличие  от чисто элювиальных крупнообломочных грунтов для осыпи характерно наличие слабой сортировки продуктов  выветривания по их крупности: более  крупные камни и щебень скатываются  к подножию склона – к основанию  осыпи. Крутизна осыпи отвечает углу естественного откоса слагающего ее крупнообломочного материала. Этот материал, как правило, имеет рыхлое сложение в верхних частях разреза  осыпи, в нем отсутствует какой-либо заполнитель, водопроницаемость осыпи  чрезвычайно высока.

Образование не отсортированных  щебенистых и каменистых (глыбовых) осыпей на склонах и у подножия гор может происходить также  путем обвалов, когда скапливается большая масса беспорядочно нагроможденного  материала различного размера. Мощность таких отложений зависит от высоты гор, крутизны склонов, частоты и  силы обвалов и других причин.

Элювиальные пески являются характерным продуктом выветривания и формируются на месте разрушении горных пород. Они характеризуются  неоднородностью в гранулометрическом составе, необработанной угловатой  формой зерен, рыхлым сложением и  сильно выветрелой неровной, «кавернозной»  поверхностью частиц, нередко покрытой железистой пленкой. Неоднородность гранулометрического  состава элювиальных песков свойственна, по существу, всей их толще, за исключением  самой верхней ее части, из которой  выдуваются ветром пылеватые и глинистые  частицы. Эта неоднородность связана, прежде всего, с отсутствием сортировки материала. Вниз по разрезу неоднородность возрастает, с одной стороны, за счет увеличения количества крупнозернистого материала, а с другой стороны - за счет кольматации мелкими частицами  из верхних слоев при просачивании влаги. Степень неоднородности зависит  также и от состава исходных материнских  пород, интенсивности и продолжительности выветривания. Например, разрушение песчаников приводит к образованию толщ сравнительно однородных песков с достаточно обработанными зернами. Сложение элювиальных песков обычно рыхлое, причем наиболее рыхлые песчаные частицы расположены в верхней части песчаной толщи. В нижних ее частях расположение песчинок становится более плотным, однако и здесь оно достаточно неоднородное. Вследствие этого элювиальные пески обладают достаточно высокой уплотняемостью. В силу ограниченности и специфики своего распространения элювиальные пески в инженерно-геологическом отношении изучаются конкретно в районе строительства проектируемого сооружения.

Элювиальные лессы могут  быть продуктом выветривания в условиях сухого климата. По условиям залегания  лессы занимают покровное положение: отсутствует слоистость; изменяется окраска от светло-палевой до шоколадной вниз по разрезу; присутствуют погребенные  почвы и гумусированные прослои; прослои песка и гравийно-галечные образования. По гранулометрическому  составу лессовые породы характеризуются  значительным разнообразием. Они включают различные разности по крупности, начиная  от пылеватых песков до лессовидных  глин. Но для всех гранулометрических разностей отмечено наличие практически  всегда пылеватых частиц, содержание которых превышает 50 % по отношению к другим фракциям. Наиболее однородными являются собственно лессы (в них содержится не более 15—16% глинистых частиц и практически отсутствуют частицы размером более 0,25мм).

Лессовые породы – это  полиминеральные образования. В  состав крупных фракций входит до 50 наименований минералов. Наряду с  минеральными частицами в лессах присутствует гумус. Прочность лессовых пород во многом обусловлена количественным содержанием карбонатов, так как  высокодисперсные карбонаты способны к созданию достаточно прочных слаборастворимых кристаллизационных связей между отдельными частицами породы. Кроме того, наличие  ионов кальция способствует агрегации  глинистой и коллоидной фракций.