Курс лекций: Общая геология

План

Раздел 1. Элементы общей геологии

Тема 1.1 Земля как космическое тело

Тема 1.2 Основы исторической геологии

Тема 1.3 Минералы земной коры

Тема 1.4 Горные породы и условия их залегания

Тема 1.5 Геологическая деятельность внутренних (эндогенных) сил Земли

Тема 1.6 Геологическая деятельность внешних (экзогенных) сил Земли

Тема 1.7 Подземные воды и их значение при строительстве инженерных сооружений

Раздел 2. Основы инженерного грунтоведения и механики грунтов

Тема 2.1 Основные сведения о грунтах, прочностных и деформационных свойствах

Тема 2.2 Состав и основные физические свойства грунтов

Тема 2.3 Водно-физические свойства грунтов

Тема 2.4 Механические свойства грунтов. Механика грунтов

Раздел 3. Основы инженерной геологии и геодинамики

Тема 3.1 Инженерно-геологическая характеристика различных грунтов и почв

Тема 3.2 Инженерно-геологическая характеристика вечномерзлых грунтов

Раздел 4. Инженерно-геологические обследования

Тема 4.1 Общие приемы инженерно-геологических обследований

Тема 4.2 Инженерно-геологические обследования вдоль дорожного полотна

Тема 4.3 Поиски и разведка дорожно-строительных материалов

Тема 4.4 Состав инженерно-геологического отчета

Тема 4.5 Экология окружающей среды

Раздел 1. Элементы общей геологии

Тема 1.1 Земля как космическое тело

План изучения темы:

1. Значение дисциплины "Геология и грунтоведение" в подготовке специалиста по строительству автомобильных дорог и аэродромов, инженерная геология, грунтоведение, механика грунтов - основные составляющие дисциплины, обеспечивающие надежность службы объектов аэродромного и транспортного строительства.

2. Общие представления о Солнечной системе. Форма и размеры Земли.

3. Гипотезы об образовании планеты Земля. Земля как одна из планет космического пространства.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, имеет шарообразную форму. Ее диаметр около 12 750 км. Поскольку человек видит лишь небольшую часть Земли, земная поверхность кажется ему плоским кругом, ограниченным линией, где небо как бы соприкасается с землей. Недаром многим древним народам Земля казалась плоской. Позже, в Древней Греции во времена Гомера (IX-VIII вв. до н. э.), Землю представляли слегка выпуклым диском, наподобие щита воина, и считали, что сушу со всех сторон омывает океан. геология грунтоведение эндогенный

Во времена Пифагора (VI в. до н. э.) стали предполагать, что Земля - шар, как и другие планеты. Первые доказательства шарообразности Земли принадлежат древнегреческому ученому Аристотелю (IV в. до н. э.). К ним он относил наблюдения за лунными затмениями, во время которых тень от Земли, отбрасываемая на поверхность Луны, всегда круглая; изменение вида звездного неба при движении по меридиану; расширение горизонта при поднятии. Постепенно представления о Земле как о шаре стали основываться не на наблюдениях, а на точных расчетах и измерениях. Первым, кто измерил величину земного шара, был древнегреческий ученый Эратосфен (III - II вв. до н. э.). Он измерил длину дуги 1° меридиана, а затем на этой основе рассчитал длину всей окружности Земли по меридиану. Она составила примерно 40 000 км, что близко к действительности. Таким образом, ученые Древней Греции имели в общем правильные представления о форме и величине Земли. Однако карты их, показывающие распределение суши и воды на земной поверхности, были весьма несовершенны из-за недостатка фактических данных.

В период Средневековья, вплоть до XV в., многие научные представления античных народов о Земле, в том числе и о ее шарообразности, из-за господства церкви во всех сферах жизни отрицались.

рис. 1. Фигура и размеры Земли

С конца XV в. начинается возрождение, а потом и интенсивное развитие многих наук и культуры. Наступил период Великих географических открытий. Христофор Колумб в поисках западного пути в Индию открыл Новый Свет - Америку (1492 г.). Васко да Гама, обогнув Африку, проложил морской путь в Индию (1497 г.). Фернан Магеллан и его спутники совершили первое кругосветное плавание (1519-1522 гг.). В этот период сомнений в шарообразности Земли не было и Землю стали изображать в виде объемной модели - глобуса. Самый первый глобус диаметром 0,54 м был изготовлен немцем Мартином Бехаймом (1492 г.). По результатам открытий в XVI в. создавались многочисленные карты Земли и обширные географические атласы (Г. Меркатор, А. Ортелий). В XVII в. в ряде европейских стран были начаты детальные съемки местности.

Тема 1.2 Основы исторической геологии

План изучения темы:

1. Историческая геология. Относительный и абсолютный возраст горных пород. Геологическое летоисчисление.

2. Закономерности формирования горных пород и их размещение по оптимальному возрасту, накопление осадков в различные эпохи

Краткое изложение теоретических вопросов:

Историческая геология - наука о закономерностях развития земной коры - оперирует рядом историко-геологических методов. Важнейшей задачей исторической геологии является установление относительного и абсолютного возраста отложений. Основой реконструкции физико-географических и тектонических обстановок геологического прошлого служит метод актуализма.

В истории развития Земли и земной коры выделяются несколько крупных этапов, не равных по своему значению: 1 - этап аккреции вещества газопылевой туманности; 2 - догеологический этап; 3 - докембрийский (4,0-3,5 - 1 млрд. лет назад); в фанерозое выделяются: 4 - раннепалеозойский (каледонский); 5 - позднепалеозойский (герцинский); 6 - мезозойский (киммерийский) и 7 - мезозойско-кайнозойский (альпийский) этапы, которые начинались и заканчивались в различных районах Земли неодновременно. Начало этапов характеризовалось раскрытием бассейнов с корой океанского типа, а конец - сближением литосферных плит и формированием горно-складчатых поясов.

Геологическое летоисчисление - учение о хронологической последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Геологические процессы происходят на протяжении многих тысячелетий. Выделение различных этапов и периодов в жизни Земли основано на последовательности накопления осадочных горных пород. Время, в которое накапливалась каждая из пяти групп пород, названо эрой. Последние три эры разделены на периоды, т.к. в отложениях этих времен лучше сохранились останки животных и растений. В эрах были эпохи активизации горообразовательных процессов - складчатости.

Геохронологическая таблица

Тема 1.3 Минералы земной коры

План изучения темы:

1. Понятие "минерал". Классификация минералов по происхождению.

2. Основные породообразующие минералы. Макроскопический метод определения минералов.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Минералами называются природные химические соединения или отдельные химические элементы, возникшие в результате физико-химических процессов, происходящих в Земле. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть - в аморфном.

Количество известных в настоящее время минералов превышает 2000. Их можно группировать по разным признакам. В основе принятой в настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Большое внимание уделяется также генезису (греч. "генезис" - происхождение), что позволяет познавать закономерности распространения минералов в земной коре. Роль различных минералов в строении последней неодинакова: одни встречаются редко и представляют собой лишь незначительные и необязательные включения в горные породы; другие слагают основную массу пород, определяя их свойства; третьи, образующие локальные скопления или рассеянные в породах, представляют интерес как полезные ископаемые. Наиболее широко распространенные минералы в составе Земной коры, принадлежат к классам самородных элементов, сульфидов, галоидных соединений, оксидов и гидроксидов, карбонатов, сульфатов, фосфатов и силикатов.

Классы самородных элементов и сульфидов. Минералы этих классов не относятся к породообразующим, но многие из них являются ценными полезными ископаемыми.

Из наиболее распространенных минералов первого класса можно назвать серу S, возникающую в процессе возгонки паров при вулканических извержениях, а также в поверхностных условиях при химических изменениях минералов классов сульфидов и сульфатов и биогенным путем. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина и др. Также к классу сульфидов принадлежат многочисленные минералы - руды металлов (галенит, или свинцовый блеск PbS,- встречается в виде кристаллических агрегатов, реже - отдельных кристаллов и их сростков, сфалерит, или цинковая обманка ZnS, - встречается в виде кристаллических агрегатов).

Одним из наиболее распространенных минералов класса сульфидов является пирит FeS2. Образует агрегаты разной зернистости, часто встречаются вкрапленные в породы кубические кристаллы.

Происхождение минералов класса сульфидов связано главным образом с горячеводными растворами (гидротермальными). Они часто встречаются в кварцевых жилах вместе со многими минералами класса самородных элементов.

Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, хлористо-, йодистоводородных кислот. Наиболее распространенными минералами этого класса являются хлориды, образующиеся главным образом при испарении вод поверхностных бассейнов. Известны выделения хлоридов и из вулканических газов.

Тема 1.4 Горные породы и условия их залегания

План изучения темы:

1. Понятие о горных породах. Классификация горных пород по происхождению. Метаморфические горные породы: классификация по виду метаморфизма, особенности структуры и текстуры в зависимости от свойств исходной породы и условий образования, основные свойства.

2. Использование горных пород в дорожном строительстве.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Горные породы представляют собой естественные минеральные агрегаты, формирующиеся в литосфере или на поверхности Земли в ходе различных геологических процессов. Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. В основу классификации горных пород положен генетический признак. Геологические процессы, приводящие к образованию горных пород, называют процессами петрогенеза. Таких процессов, в сущности, три.

1. Кристаллизация, или застывание, природных силикатных расплавов (магм и лав), поступающих из недр Земли; этот процесс носит название магматизма.

2. Разрушение ранее существовавших горных пород в поверхностных условиях и последующее отложение продуктов разрушения в различного рода водоемах и на поверхности суши - осадконакопление.

3. Перекристаллизация горных пород любого происхождения в результате изменения физико-химических условий - повышения температуры и давления {метаморфизм).

По происхождению выделяют:

1) магматические, или изверженные, горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава - магмы и лавы;

2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов;

3) метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давлений, а также различных жидких и газообразных веществ (флюидов), поднимающихся с глубины.